JP7725112B1 - Solid fuel manufacturing method - Google Patents
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Abstract
【課題】外部加熱を用いることなく、攪拌翼のせん断熱によって脱塩素及び半炭化された固形燃料を製造できる固形燃料の製造方法を提供する。【解決手段】高速回転式ミキサー内で、廃プラスチック及び付着防止材を、攪拌すると共に、攪拌翼のせん断熱によって180℃超に加熱し、脱塩素及び半炭化を伴う造粒を行う固形燃料の製造方法であって、付着防止材が、バイオマス粉粒体、固形燃料、並びに、造粒時の廃プラスチック及び付着防止材の最高温度よりも引火点の高い油から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする固形燃料の製造方法。【選択図】図1[Problem] To provide a method for producing solid fuel that can produce dechlorinated and torrefied solid fuel by shear heat from agitating blades without using external heating. [Solution] This method for producing solid fuel involves agitating waste plastics and an anti-adhesion material in a high-speed rotary mixer while heating them to over 180°C by shear heat from the agitating blades, and granulating them while dechlorinating and torrefying them, wherein the anti-adhesion material is at least one selected from biomass powder and granules, solid fuel, and oils with a flash point higher than the maximum temperature of the waste plastics and anti-adhesion material during granulation. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、廃プラスチック(廃プラ)を原料とする固形燃料の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing solid fuel using waste plastic as a raw material.
2015年G7サミットで「海洋ごみ・プラスチックごみが世界的課題である」と提起された。日本では、行き場を失う廃プラが、海洋廃プラに起因する不法投棄されないよう、2019年に廃プラ一時的保管量を2倍に引き上げ、同年5月に「プラスチック資源循環戦略」が策定された。「プラスチック資源循環戦略」では、一般家庭から排出される容器包装プラスチック(容リプラ)と非容リの廃プラを、低コストと低CO2排出量で、熱回収含めた高資源化率に、リサイクルする等の方向性を示し、海洋プラスチックゼロエミッションを目指し、不法投棄撲滅を徹底する等が記載されている。令和2年度・3年度の不法投棄量(環境省発表)では、建設系以外廃棄物中の燃焼系廃棄物として、廃プラと汚泥と木くずが掲げられている。海洋廃プラに起因する不法投棄を焼却する際に発生する温暖化ガスにも批判の目が向けられている。 The 2015 G7 Summit raised the issue of marine litter and plastic waste as a global issue. To prevent illegal dumping of plastic waste resulting from undisposed sources, Japan doubled the amount of temporary storage capacity for plastic waste in 2019 and formulated the "Plastic Resource Circulation Strategy" in May of the same year. The "Plastic Resource Circulation Strategy" outlines a strategy for recycling plastic containers and packaging (plastic packaging) and non-plastic packaging waste generated by households at low cost and with low CO2 emissions, achieving high resource recovery rates, including thermal recovery. It also calls for the elimination of illegal dumping, aiming for zero marine plastic emissions. The Ministry of the Environment's figures for illegal dumping in fiscal years 2020 and 2021 show that waste plastic, sludge, and wood chips are listed as combustible waste, excluding construction waste. Criticism has also been directed at greenhouse gas emissions generated when illegally dumping plastic waste resulting from marine plastic is also being focused on.
一方で、廃プラや古紙を、RPF(Refuse derived paper and plastics densified Fuel)などの固形燃料としてリサイクルする技術が知られている。燃料に不適とされる、塩素を含有するポリ塩化ビニル(PVC)の混入率が多い廃プラは、産廃処理単価が上がり、不法投棄される実態を鑑み、これまで廃プラの塩素量は、JIS Z7311:2010「廃棄物由来の紙,プラスチックなど固形化燃料(RPF)」の基準である0.3%以下の廃プラでないと燃料に不適とされる現状について見直しがかかり、塩素量1%以下への燃料利用を可能とする旨、RPF業界では受け入れを緩和する動向にある。 Meanwhile, technologies are known for recycling waste plastic and paper into solid fuels such as RPF (Refuse-derived paper and plastics densified fuel). In light of the increasing cost of industrial waste disposal and the resulting illegal dumping of waste plastics containing high levels of chlorine-containing polyvinyl chloride (PVC), which are considered unsuitable for use as fuel, the current requirement that waste plastics must have a chlorine content of 0.3% or less, as defined by JIS Z7311:2010 "Refuse-derived paper, plastics, and other solid fuels (RPF)," has been revised, and the RPF industry is now moving toward easing acceptance restrictions, allowing use of fuel with a chlorine content of 1% or less.
高塩素量の廃プラを脱塩素処理する技術として、例えば、外部間接加熱で加熱する二軸スクリュ式の脱塩素処理装置が提案されている。このような脱塩素処理装置としては、例えば、二軸スクリュ方式の脱塩素装置が提案されている(特許文献1)。この特許文献1では、「混合・混錬する機能を積極的に有しない場合は、エネルギー効率が悪く、均一な脱塩素を行い得ない。発明の実施の形態は、ヒータの加熱により、脱塩素装置のシリンダを通して(外部間接加熱)溶融廃棄プラスチックは加熱を受けながら更に昇温し、混合・混練する機能を積極的に有する二軸の回転スクリュで、せん断作用を加えてせん断発熱を起こさせることができるため、溶融廃棄プラスチックを効率良く昇温・熱分解できる。」と記載されているが、せん断作用と処理能力の詳細なデータについては記載されていない。 One proposed technology for dechlorinating high-chlorine-content waste plastics is a twin-screw dechlorination treatment device that uses external indirect heating. One example of such a dechlorination treatment device is a twin-screw dechlorination device (Patent Document 1). Patent Document 1 states, "Without an active mixing/kneading function, energy efficiency is poor and uniform dechlorination is not possible. In an embodiment of the invention, the molten waste plastic is heated by the heater and passes through the cylinder of the dechlorination device (external indirect heating), and the twin-screw rotating screws, which actively mix and knead the plastic, apply a shearing action to generate shear heat, allowing the molten waste plastic to be efficiently heated and thermally decomposed." However, no detailed data on shearing action and processing capacity is provided.
また、二軸スクリュ方式の脱塩素装置による廃プラの脱塩素技術について報告されている(非特許文献1参照)。この報告の実施例を要約すると、「滞留時間10分以上では残留塩素濃度はほとんど変化しない。水洗浄後一般系廃プラ塩素量1.8wt%を、外径174mm外周速度0.37m/s程度の二軸回転スクリュせん断作用により、シリンダを通して外部間接加熱による加熱温度310℃滞留時間10分以上で横ばいする、残留塩素濃度0.8wt%強(投入塩素量の半分程度)に脱塩素する。」と記載されているが、処理能力の詳細なデータについては記載されていない。 There has also been a report on waste plastic dechlorination technology using a twin-screw dechlorination device (see Non-Patent Document 1). The example in this report can be summarized as follows: "The residual chlorine concentration remains almost unchanged for residence times of 10 minutes or more. After water washing, general waste plastic with a chlorine content of 1.8 wt% is dechlorinated to a residual chlorine concentration of just over 0.8 wt% (about half the amount of chlorine added) through the shearing action of a twin-screw rotating screw with an outer diameter of 174 mm and a peripheral speed of approximately 0.37 m/s, which passes through a cylinder heated to a heating temperature of 310°C by external indirect heating and levels off for residence times of 10 minutes or more." However, no detailed data on processing capacity is provided.
本発明の課題は、外部加熱を用いることなく、攪拌翼のせん断熱によって脱塩素及び半炭化された粒状の固形燃料を製造することが可能な方法を提供することにある。 The objective of the present invention is to provide a method that can produce dechlorinated and torrefied granular solid fuel by shear heating of the stirring blades without using external heating.
本発明者らは、廃プラスチックから固形燃料を製造する方法を検討する中で、高速回転式ミキサー内で、廃プラスチック及び付着防止材を、攪拌翼のせん断熱によって180℃超に加熱し、造粒を行うことで、脱塩素及び半炭化された粒状の固形燃料を製造できることを見いだし、本発明を完成するに至った。 While investigating methods for producing solid fuel from waste plastic, the inventors discovered that dechlorinated and semi-carbonized granular solid fuel can be produced by heating the waste plastic and anti-adhesion material to over 180°C using shear heat from the agitator blades in a high-speed rotary mixer and then granulating them, leading to the completion of the present invention.
すなわち、本発明は、以下の通りである。
[1]高速回転式ミキサー内で、廃プラスチック及び付着防止材を、攪拌すると共に、攪拌翼のせん断熱によって180℃超に加熱し、脱塩素及び半炭化を伴う造粒を行う固形燃料の製造方法であって、
前記付着防止材が、バイオマス粉粒体、前記固形燃料、並びに、前記造粒時の廃プラスチック及び付着防止材の最高温度よりも引火点の高い油から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする固形燃料の製造方法。
[2]製造される固形燃料が、塩素量1.0質量%以下であることを特徴とする上記[1]記載の固形燃料の製造方法。
[3]前記付着防止材が少なくともバイオマス粉粒体を含み、該バイオマス粉粒体が、排水処理施設から発生する有機性汚泥の粉粒体であることを特徴とする上記[1]又は[2]記載の固形燃料の製造方法。
That is, the present invention is as follows.
[1] A method for producing solid fuel in which waste plastics and anti-adhesion materials are stirred in a high-speed rotary mixer and heated to over 180°C by shear heat from the stirring blades, and granulated while undergoing dechlorination and semi-carbonization,
A method for producing solid fuel, characterized in that the anti-adhesion material is at least one selected from biomass powder, the solid fuel, and oil having a flash point higher than the maximum temperature of the waste plastic and anti-adhesion material during granulation.
[2] The method for producing a solid fuel according to the above [1], wherein the produced solid fuel has a chlorine content of 1.0 mass % or less.
[3] The method for producing a solid fuel according to [1] or [2] above, characterized in that the anti-adhesion material contains at least biomass powder and granules, and the biomass powder and granules are organic sludge powder and granules generated from a wastewater treatment facility.
[4]前記造粒が、前記攪拌翼のせん断熱によって、廃プラスチックを溶融して脱塩素及び半炭化した後、加水して、前記廃プラスチックを固化して粒状化するものであることを特徴とする上記[1]~[3]のいずれか記載の固形燃料の製造方法。
[5]前記高速回転式ミキサーの攪拌翼のせん断熱によって180℃超に加熱する際に、エア又は不活性ガスのパージ処理を行うことを特徴とする上記[1]~[4]のいずれか記載の固形燃料の製造方法。
[6]前記加水に用いる水が、塩化化合物を中和する中和剤を含有していることを特徴とする上記[4]記載の固形燃料の製造方法。
[4] A method for producing solid fuel according to any one of [1] to [3] above, characterized in that the granulation involves melting waste plastics by shear heat from the stirring blades, dechlorinating and semi-carbonizing them, and then adding water to solidify and granulate the waste plastics.
[5] The method for producing a solid fuel according to any one of [1] to [4] above, characterized in that a purging treatment of air or an inert gas is carried out when heating to above 180°C by shear heat of the stirring blades of the high-speed rotary mixer.
[6] The method for producing a solid fuel according to the above [4], wherein the water used for the hydration contains a neutralizing agent for neutralizing chlorinated compounds.
[7]製造される固形燃料が、塩素量1.0質量%以下であり、RPF品質基準に準拠する、高位発熱量25MJ/kg以上、水分5質量%以下、灰分10質量%以下であることを特徴とする上記[1]~[6]のいずれか記載の固形燃料の製造方法。
[8]製造される固形燃料が、塩素量1.0質量%以下であり、嵩密度0.4t/m3以上、平均粒子径D5010.0mm以下、全粒の90%以上が粒度0.01mm以上、安息角50°以下であることを特徴とする上記[1]~[7]のいずれか記載の固形燃料の製造方法。
[9]製造される固形燃料が、硫黄量1質量%以下であることを特徴とする上記[1]~[8]のいずれか記載の固形燃料の製造方法。
[7] A method for producing a solid fuel according to any one of [1] to [6] above, characterized in that the produced solid fuel has a chlorine content of 1.0 mass% or less, a higher heating value of 25 MJ/kg or more, a moisture content of 5 mass% or less, and an ash content of 10 mass% or less, in accordance with the RPF quality standards.
[8] The method for producing a solid fuel according to any one of [1] to [7] above, characterized in that the produced solid fuel has a chlorine content of 1.0 mass% or less, a bulk density of 0.4 t/m3 or more, an average particle diameter D50 of 10.0 mm or less, 90% or more of all particles having a particle size of 0.01 mm or more, and an angle of repose of 50° or less.
[9] The method for producing a solid fuel according to any one of [1] to [8] above, wherein the produced solid fuel has a sulfur content of 1% by mass or less.
[10]プラスチックを含有する粒状固形燃料であって、塩素量1.0質量%以下であり、RPF品質基準に準拠する、高位発熱量25MJ/kg以上、水分5質量%以下、灰分10質量%以下であることを特徴とする粒状固形燃料。
[11]プラスチックを含有する粒状固形燃料であって、塩素量1.0質量%以下であり、嵩密度0.4t/m3以上、平均粒子径D5010.0mm以下、全粒の90%以上が粒度0.01mm以上、安息角50°以下であることを特徴とする粒状固形燃料。
[10] A granular solid fuel containing plastic, characterized in that the chlorine content is 1.0 mass% or less, the granular solid fuel complies with the RPF quality standards, has a higher heating value of 25 MJ/kg or more, a moisture content of 5 mass% or less, and an ash content of 10 mass% or less.
[11] A granular solid fuel containing plastic, characterized in that the chlorine content is 1.0 mass% or less, the bulk density is 0.4 t/m3 or more , the average particle diameter D50 is 10.0 mm or less, 90% or more of all particles have a particle size of 0.01 mm or more, and the angle of repose is 50° or less.
本発明の固形燃料の製造方法によれば、外部加熱を用いることなく、攪拌翼のせん断熱によって脱塩素及び半炭化された粒状の固形燃料を製造することができる。 The solid fuel production method of the present invention makes it possible to produce granular solid fuel that has been dechlorinated and torrefied by the shear heat of the stirring blades, without using external heating.
本発明の固形燃料の製造方法は、高速回転式ミキサー内で、廃プラスチック及び付着防止材を、攪拌すると共に、攪拌翼のせん断熱によって180℃超に加熱し、脱塩素及び半炭化を伴う造粒を行う固形燃料の製造方法であって、付着防止材が、バイオマス粉粒体、固形燃料、並びに、造粒時の廃プラスチック及び付着防止材の最高温度よりも引火点の高い油から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする。 The solid fuel production method of the present invention involves stirring waste plastic and anti-adhesion material in a high-speed rotary mixer while heating them to over 180°C using shear heat from the stirring blades, resulting in granulation accompanied by dechlorination and semi-carbonization. The anti-adhesion material is at least one selected from biomass powder and granules, solid fuel, and oils with a flash point higher than the maximum temperature of the waste plastic and anti-adhesion material during granulation.
本発明の固形燃料の製造方法は、高速回転式ミキサー内で、廃プラスチック及び特定の付着防止材を、外部加熱を用いることなく、攪拌翼のせん断熱によって加熱し、脱塩素及び半炭化された粒状の固形燃料を製造できる。また、バイオマス粉粒体が硫黄含有化合物を含む場合には、熱分解によって硫黄成分を揮発させて除去(脱硫)することができる。 The solid fuel production method of the present invention heats waste plastics and specific anti-adhesion materials in a high-speed rotary mixer using shear heat from the mixing blades without using external heating, producing dechlorinated and semi-carbonized granular solid fuel. Furthermore, if the biomass powder contains sulfur-containing compounds, the sulfur components can be volatilized and removed (desulfurized) by thermal decomposition.
また、本発明の固形燃料の製造方法は、廃プラスチックを付着防止材と共に溶融混合することで、溶融した廃プラスチックの付着を防止し、脱塩素及び半炭化を伴う造粒を可能とするものである。 In addition, the solid fuel manufacturing method of the present invention melts and mixes waste plastic with an anti-adhesion material, preventing adhesion of the molten waste plastic and enabling granulation that involves dechlorination and semi-carbonization.
また、本発明の固形燃料の製造方法は、加水の有無に関わらず造粒が可能であり、従来の外部加熱を用いた二軸スクリュ方式の脱塩素装置を用いた固形燃料と同等又はそれ以上の品質を有する固形燃料を製造できる。 Furthermore, the solid fuel manufacturing method of the present invention allows for granulation regardless of whether water is added, and can produce solid fuel of equal or superior quality to solid fuel produced using conventional twin-screw dechlorination equipment with external heating.
また、本発明の固形燃料の製造方法は、廃プラを、高速回転式ミキサーの攪拌翼の強力な局部せん断による直接加熱によって脱塩素・脱硫及び半炭化処理することから、低電力消費によるCO2排出量の削減を実現し、低イニシャルコストと低ランニングコストで効率的に固形燃料を製造できる。すなわち、本発明の固形燃料の製造方法は、従来の外部加熱を用いた二軸スクリュ方式の脱塩素装置を用いた製造方法に比べて、処理能力量当たりの、イニシャルコスト及びランニングコスト(消費電力)が低く、消費電力とCO2排出量も少ないため、低コストで効率的に固形燃料を製造することができる。 Furthermore, the solid fuel production method of the present invention dechlorinates, desulfurizes, and semi-carbonizes waste plastics by direct heating caused by the powerful local shearing of the agitating blades of a high-speed rotary mixer, thereby realizing reduced CO2 emissions through low power consumption and enabling efficient production of solid fuel with low initial and running costs.In other words, the solid fuel production method of the present invention has lower initial and running costs (power consumption) per processing capacity, as well as lower power consumption and CO2 emissions, compared to production methods using conventional twin-screw dechlorination equipment with external heating, allowing for efficient production of solid fuel at low cost.
特許文献1及び非特許文献1には、スクリュ方式脱塩素技術の処理能力について記載がないが、非特許文献1には、「滞留時間10分以上では残留塩素濃度はほとんど変化しない。」と記載されている。スクリュの回転速度を下げるほど、滞留時間が長くなり、脱塩素性能が上がるが、処理能力は下がり、スクリュのせん断による直接加熱が下がり、前記外部間接加熱寄りの脱塩素になり、直接加熱の効率は下がる。 Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 do not mention the processing capacity of screw-type dechlorination technology, but Non-Patent Document 1 states that "the residual chlorine concentration changes very little with a residence time of 10 minutes or more." The lower the screw rotation speed, the longer the residence time and the better the dechlorination performance, but the lower the processing capacity and the less direct heating caused by the shear of the screw, resulting in dechlorination relying more on external indirect heating as mentioned above, and the lower the efficiency of direct heating.
これに対して、本発明は、特許文献1の脱塩素技術に対し、低い樹脂温度で同等の脱塩素率で造粒処理する、実施例3の評価を得ている。同じ樹脂温度であれば、外部間接加熱をしない本発明の直接加熱分の消費電力は少ない。樹脂温度が上がるほど、溶融粘度が増して双方駆動分の消費電力は上がるので、特許文献1よりも樹脂温度が低い本発明の方が、駆動分の消費電力は低い。 In contrast, the present invention has been evaluated in Example 3, which demonstrates that the granulation process is performed at a lower resin temperature with the same dechlorination rate as the dechlorination technology of Patent Document 1. At the same resin temperature, the present invention, which does not use external indirect heating, consumes less power for direct heating. As the resin temperature rises, the melt viscosity increases, increasing the power consumption for both drive components. Therefore, the present invention, which has a lower resin temperature than Patent Document 1, consumes less power for drive components.
また、特許文献1の外部間接加熱とスクリュ駆動にかかる消費電力と、本発明の攪拌翼のみの直接加熱と駆動にかかる消費電力を比較した場合、加熱分と駆動分の消費電力が低い方は、後者である。後述するが、同等の処理能力を有する場合のイニシャルコストは、特許文献1の二軸スクリュ方式よりも、本発明の高速回転式ミキサーの方が、2割程度安価である。 Furthermore, when comparing the power consumption required for external indirect heating and screw drive in Patent Document 1 with the power consumption required for direct heating and drive of only the agitator blades of the present invention, the latter consumes less power for heating and drive. As will be explained later, the initial cost of the high-speed rotary mixer of the present invention is approximately 20% cheaper than the twin-screw system of Patent Document 1, given the same processing capacity.
[廃プラスチック]
本発明の処理対象である廃プラスチック(廃プラ)としては、高速回転式ミキサーによる処理が可能なものであれば特に制限されるものではなく、例えば、容器包装リサイクルプラスチック(容リプラ)を挙げることができる。廃プラの態様としては、廃棄された状態のものであってもよいし、廃棄後加工処理されたものであってもよいが、加工処理されたものが好ましい。加工処理された廃プラとしては、粉砕されたものがより好ましい。廃プラの形状としては、例えば、フラフ状、ビーズ状、フレーク状、チップ状、粉粒状、ペレット状等の各種形状を挙げることができる。
[Waste plastic]
The waste plastics (waste plastics) to be treated in the present invention are not particularly limited as long as they can be treated using a high-speed rotary mixer, and examples thereof include recycled plastic container packaging (recyclable plastics). The form of the waste plastics may be in a discarded state or may be processed after disposal, with processed plastics being preferred. As processed waste plastics, crushed waste plastics are more preferred. The shape of the waste plastics may include various shapes such as fluff, beads, flakes, chips, powder, and pellets.
廃プラの種類としては、例えば、一般系廃プラである、容リプラの主成分である、PP(ポリプロピレン)、PE(ポリエチレン)、PS(ポリスチレン)、PET(ポリエチレンテレフタレート)等を挙げることができる。廃プラとしては、容リプラを湿式比重選別する際に沈降するリサイクルに適さないポリ塩化ビニル(PVC)を含有する廃プラが好ましい。本発明の固形燃料の製造方法は、このポリ塩化ビニル含有廃プラを、固形燃料にリサイクルすることができる。 Examples of types of waste plastic include general-purpose waste plastics, such as PP (polypropylene), PE (polyethylene), PS (polystyrene), and PET (polyethylene terephthalate), which are the main components of plastic container recycling. The preferred waste plastics are those containing polyvinyl chloride (PVC), which is unsuitable for recycling and settles during wet gravity separation of plastic container recycling. The solid fuel manufacturing method of the present invention can recycle this polyvinyl chloride-containing plastic into solid fuel.
[付着防止材]
本発明の付着防止材としては、バイオマス粉粒体、固形燃料、並びに、造粒時の廃プラスチック及び付着防止材の最高温度(樹脂温度ともいう)よりも引火点の高い油を挙げることができ、廃プラスチックに、これらを単独で混合してもよいし、これらを組み合わせて混合してもよい。これらの付着防止材を添加することにより、溶融した廃プラスチックの付着を防止し、脱塩素及び半炭化を伴う造粒が可能となる。
[Anti-adhesion material]
Examples of the anti-adhesion material of the present invention include biomass powder, solid fuel, and oil with a flash point higher than the maximum temperature (also called resin temperature) of the waste plastic and anti-adhesion material during granulation, and these may be mixed with the waste plastic alone or in combination. The addition of these anti-adhesion materials prevents the adhesion of molten waste plastic, enabling granulation accompanied by dechlorination and semi-carbonization.
(バイオマス粉粒体)
本発明のバイオマス粉粒体としては、加熱により一酸化炭素や水素などのガスを発生する揮発性バイオマスや、燃焼性バイオマスであれば特に制限されるものではなく、例えば、食品工場、下水処理場、製紙工場、動物の飼育場等の有機物を多く含んだ排水処理施設から発生する有機性汚泥の粉粒体を挙げることができる。また、本発明のバイオマス粉粒体としては、塩素量や硫黄量が高く燃料に不適で処理が困難な、例えば、樹皮、竹、有機汚泥、家畜ふん尿等のバイオマスにも適用可能である。
(biomass powder)
The biomass powder or granule of the present invention is not particularly limited as long as it is volatile biomass that generates gases such as carbon monoxide and hydrogen when heated, or combustible biomass, and examples thereof include powder or granule of organic sludge generated from wastewater treatment facilities containing a large amount of organic matter, such as food factories, sewage treatment plants, paper mills, animal farms, etc. The biomass powder or granule of the present invention can also be applied to biomass that has a high chlorine or sulfur content and is therefore unsuitable for use as fuel and difficult to treat, such as bark, bamboo, organic sludge, and livestock manure.
例えば、前記容リプラを湿式比重選別する材料リサイクル加工工場から排出される排水処理有機汚泥と、前記湿式比重選別する際に沈降するポリ塩化ビニル(PVC)含有廃プラとを、前記高速回転式ミキサーで脱塩素・脱硫・半炭化の造粒を行うことで、化石燃料代替え固形燃料として有効活用が可能である。これにより、ポリ塩化ビニル(PVC)含有廃プラや排水処理有機汚泥の産廃処理をしない、低CO2排出量に寄与する、ゼロエミッションの材料リサイクル工場を実現できる。 For example, wastewater treatment organic sludge discharged from a material recycling processing plant that performs wet gravity separation of the container-recycling plastics, and polyvinyl chloride (PVC)-containing waste plastics that settle during the wet gravity separation, can be dechlorinated, desulfurized, and semi-carbonized to form a pelletized form in the high-speed rotary mixer, making it possible to effectively utilize them as a solid fuel instead of fossil fuels.This makes it possible to realize a zero-emission material recycling plant that does not require industrial waste treatment of polyvinyl chloride (PVC)-containing waste plastics and wastewater treatment organic sludge, contributing to low CO2 emissions.
本発明のバイオマス粉粒体は、廃プラスチックの溶融付着を抑制し、脱塩素および脱硫の処理効率を向上させる役割を果たす。すなわち、樹脂温度が上昇して廃プラが溶融して、溶融粘着力でミキサー内に付着する溶融プラスチックは、攪拌翼による局部せん断熱で加熱できない。脱塩素及び脱硫を妨げる要因となる廃プラの溶融付着は、バイオマス粉粒体を混ぜる事で抑制される。バイオマス粉粒体と溶融する廃プラを混ぜて攪拌・混合すると、前記溶融粘着力が低下して、攪拌されるバイオマス粉粒体が溶融付着物を削ぎ落して、溶融付着を抑制でき、脱塩素及び半炭化を伴う造粒が可能となる。 The biomass granular material of the present invention serves to suppress the melting and adhesion of waste plastics, improving the efficiency of dechlorination and desulfurization processes. Specifically, when the resin temperature rises and the waste plastics melt, the molten plastics adhere to the mixer due to their melting and adhesion, but cannot be heated by the local shear heat generated by the mixing blades. The melting and adhesion of waste plastics, which hinders dechlorination and desulfurization, is suppressed by mixing biomass granular material. When biomass granular material and molten waste plastics are mixed and stirred, the melting and adhesion decreases, and the stirred biomass granular material scrapes off the molten adhesion, suppressing melting and adhesion, and enabling granulation accompanied by dechlorination and semi-carbonization.
(固形燃料)
本発明の付着防止材としては、バイオマス粉粒体の代わりに本発明の製造方法により製造される固形燃料(造粒品)を代用することができる。また、本発明による固形燃料とバイオマス粉粒体を混合して用いることもできる。本発明による固形燃料は、半炭化しているので加熱による溶融粘着性が低下しており、脱塩素と脱硫がされているので、バイオマス粉粒体の代用として有用である。すなわち、固形燃料を添加することにより、溶融した廃プラスチックの付着を防止し、脱塩素及び半炭化を伴う造粒が可能となる。
(solid fuel)
As the anti-adhesion material of the present invention, the solid fuel (granules) produced by the manufacturing method of the present invention can be used instead of biomass powder and granules. The solid fuel of the present invention can also be mixed with biomass powder and granules. The solid fuel of the present invention is semi-carbonized, which reduces its melting stickiness when heated, and is dechlorinated and desulfurized, making it useful as a substitute for biomass powder and granules. In other words, adding solid fuel prevents adhesion of molten waste plastics and enables granulation accompanied by dechlorination and semi-carbonization.
(油)
本発明の付着防止材としては、バイオマス粉粒体や固形燃料の代わりに、造粒時の廃プラスチック及び付着防止材の最高温度よりも引火点の高い油(以下、高引火点油という場合がある。)を代用することができる。また、この高引火点油と、バイオマス粉粒体や固形燃料とを混合して用いることもできる。
(oil)
As the anti-adhesion material of the present invention, instead of biomass powder or solid fuel, oil having a flash point higher than the maximum temperature of the waste plastic and anti-adhesion material during granulation (hereinafter, sometimes referred to as high flash point oil) can be used. Also, this high flash point oil can be mixed with biomass powder or solid fuel.
造粒時の廃プラスチック及び付着防止材の最高温度よりも引火点の高い油、例えば引火点330℃の大豆油の廃油等の油、を添加することで、フライパンに油を添加して付着や焦げ付きを防ぐと同様に、付着と焦げ付きを抑制することができる。この油の投入により、ミキサー内に油膜を形成し、潤滑効果と均一な熱伝導効果を発揮することができ、付着や焦げ付きを抑制することができ、脱塩素及び脱硫並びに半炭化を伴う造粒が可能となる。また、廃プラ及び高引火点油を混合することで、顆粒燃料の高位発熱量を向上させることができる。高引火点油としては、廃油が好ましい。具体的に、用いる高引火点油の引火点としては、脱塩素、脱硫する最高樹脂温度を超える引火点であることが好ましい。最高樹脂温度は歩留低下しない温度が好ましい。最高樹脂温度は、投入する廃プラの成分により変わるので限定されるものではないが、例えば容器包装廃プラでは300℃以下が好ましい。 Adding oil with a flash point higher than the maximum temperature of the waste plastic and anti-adhesive material during granulation, such as soybean oil with a flash point of 330°C, can prevent adhesion and burning, similar to adding oil to a frying pan to prevent adhesion and burning. Adding this oil forms an oil film inside the mixer, providing lubrication and uniform heat conduction, preventing adhesion and burning and enabling granulation accompanied by dechlorination, desulfurization, and semi-carbonization. Furthermore, mixing waste plastic and high-flash-point oil can improve the higher heating value of the granulated fuel. Waste oil is preferred as the high-flash-point oil. Specifically, the flash point of the high-flash-point oil used should preferably be one that exceeds the maximum resin temperature for dechlorination and desulfurization. The maximum resin temperature is preferably a temperature that does not reduce yield. The maximum resin temperature varies depending on the components of the waste plastic being added, so it is not limited; however, for example, 300°C or below is preferred for waste plastic containers and packaging.
脱塩素・脱硫・半炭化を伴う造粒を行う、バイオマス粉粒体及び/又は付着防止材の投入量としては、溶融して樹脂温度が高くなるほど、粘着力が増すので、多い方が好ましい。具体的に例えば、廃プラをミキサーに投入した嵩に対し、廃プラとバイオマス粉粒体を同時に投入する場合、攪拌して、後者が前者の隙間に入り込み、攪拌後の嵩が、前記嵩と変わらない量が好ましい。また、本発明による固形燃料や高引火点油を廃プラと同時に投入する場合についても、同様に攪拌後の嵩が前記嵩と変わらない量が好ましい。 The amount of biomass powder and/or anti-adhesion material added to granulation involving dechlorination, desulfurization, and semi-carbonization is preferably large, as the adhesive strength increases as the resin temperature increases upon melting. Specifically, for example, when waste plastic and biomass powder are added simultaneously to a mixer, the amount is preferably such that the latter penetrates into the gaps between the former and the resulting volume remains the same after mixing. Similarly, when the solid fuel or high-flash-point oil according to the present invention is added simultaneously with the waste plastic, the amount is preferably such that the resulting volume remains the same after mixing.
廃プラと付着防止材(バイオマス粉粒体、固形燃料、高引火点油)の、粒度や嵩密度により、これらの投入比率が変わる。例えば、dry嵩密度0.1t/m3、Φ20mmスクリーン粉砕する廃プラの質量に対し、前記嵩が変わらないdry嵩密度0.8t/m3、平均粒子径D500.9mmの有機汚泥の投入可能な最大質量は100%程度である。
付着防止材の投入量を、攪拌後の嵩が増加しない量に調整することにより、最も減容する溶融状態の嵩をミキサー容量の6~7割以下に維持できる。これにより、廃プラの投入量と処理能力を確保すると共に、計画量を処理する時間内で脱塩素することができ、計画する脱塩素量と脱硫量を確保することができる。
The ratio of waste plastics and anti-adhesion materials (biomass powder, solid fuel, high flash point oil) to be added varies depending on their particle size and bulk density. For example, the maximum mass of organic sludge with a dry bulk density of 0.8 t/ m3 and an average particle size D50 of 0.9 mm that can be added to a mass of waste plastics with a dry bulk density of 0.1 t/m3 to be crushed with a Φ20 mm screen is approximately 100%.
By adjusting the amount of anti-adhesion material added so that the volume does not increase after mixing, the volume of the molten material, which is the most reduced volume, can be maintained at 60 to 70 percent of the mixer's capacity. This ensures the amount of waste plastic added and the processing capacity, and also enables dechlorination within the time required to process the planned amount, ensuring the planned amount of dechlorination and desulfurization.
計画する廃プラ処理能力に余裕があれば、付着防止材の投入量を増やすことについてはこの限りではない。付着防止材の投入量としては、廃プラに対して1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることがさらに好ましい。また、その上限については特に制限されるものではないが、廃プラに対して1000質量%以下であることが好ましく、600質量%以下であることがより好ましく、300質量%以下であることがさらに好ましく、200質量%以下であることがよりさらに好ましく、100質量%以下であることが最も好ましい。 If there is room in the planned waste plastic processing capacity, this does not necessarily mean that the amount of anti-adhesion material added can be increased. The amount of anti-adhesion material added is preferably 1% by mass or more of the waste plastic, more preferably 5% by mass or more, and even more preferably 10% by mass or more. There is no particular upper limit, but it is preferably 1000% by mass or less of the waste plastic, more preferably 600% by mass or less, even more preferably 300% by mass or less, even more preferably 200% by mass or less, and most preferably 100% by mass or less.
付着防止材としてバイオマス粉粒体や固形燃料を用いる場合、ミキサーに投入する付着防止材の大きさ(粒度)と水分としては、特に限定されるものではなく、ミキサー内で高速回転する攪拌翼の強力なせん断により、粉砕、減容、混合、乾燥、混錬、溶融して、脱塩素、脱硫、半炭化するので、ミキサーに投入する原料の、粒度は小さく、水分は少ない方が好ましい。すなわち、付着防止材は、粒度が小さく、水分が少ないほど、粉砕、減容、乾燥時間が短縮され、計画量を処理する時間内で脱塩素する時間を長く確保でき、計画する脱塩素と脱硫量を達成できるので好ましい。 When using biomass powder or solid fuel as the anti-adhesion material, there are no particular restrictions on the size (particle size) or moisture content of the anti-adhesion material fed into the mixer. The powerful shearing of the agitator blades rotating at high speed inside the mixer causes the material to be pulverized, reduced in volume, mixed, dried, kneaded, melted, and then dechlorinated, desulfurized, and torrefied. Therefore, it is preferable for the raw material fed into the mixer to have a small particle size and low moisture content. In other words, the smaller the particle size and the lower the moisture content of the anti-adhesion material, the shorter the pulverization, volume reduction, and drying time, ensuring more time for dechlorination within the time required to process the planned amount, and allowing the planned amount of dechlorination and desulfurization to be achieved.
具体的にバイオマス粉粒体及び固形燃料の粒度としては、3.0mm以下が好ましく、1.5mm以下がより好ましく、0.1~1.0mmであることがさらに好ましい。バイオマス粉粒体及び固形燃料の水分としては、20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることがさらに好ましい。 Specifically, the particle size of the biomass powder and solid fuel is preferably 3.0 mm or less, more preferably 1.5 mm or less, and even more preferably 0.1 to 1.0 mm. The moisture content of the biomass powder and solid fuel is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and even more preferably 5% by mass or less.
本発明の固形燃料の製造方法は、攪拌翼の強力な局部せん断熱で溶融した廃プラにより、混錬しながら、バイオマス粉粒体の表面をコーティングしながら、溶融粘着力で微粉体の結合をしながら、脱塩素、脱硫、半炭化の造粒が進行し、顆粒状の粒度に造粒する。例えば、全体の質量15%を占める粒度0.09mm以下の排水処理有機汚泥と、全体の40質量%を占める粒度1.2mm以上の排水処理有機汚泥を、dry嵩密度0.15t/m3のΦ20mmスクリーン粉砕する廃プラに対し、10質量%混ぜて、ミキサーで造粒する事により、図3の粒度積算分布のとおり、顆粒状の粒度に造粒できる(実施例2参照)。 In the solid fuel production method of the present invention, the waste plastic melted by the strong local shear heat of the agitator blades coats the surface of the biomass powder and granules while kneading, while the fine powder is bonded by the melt adhesive force, and dechlorination, desulfurization, and semi-carbonization proceed, resulting in granulation to a granular particle size. For example, wastewater treatment organic sludge with a particle size of 0.09 mm or less, which accounts for 15% of the total mass, and wastewater treatment organic sludge with a particle size of 1.2 mm or more, which accounts for 40% of the total mass, are mixed with waste plastic with a dry bulk density of 0.15 t/ m3 to be crushed with a Φ20 mm screen, at a ratio of 10% by mass, and granulation is performed in a mixer, resulting in granulation to a granular particle size distribution as shown in Figure 3 (see Example 2).
[高速回転式ミキサー]
高速回転式ミキサーは、その内部に投入された廃プラ及び付着防止材を、攪拌翼の高速回転による強力なせん断熱によって、樹脂温度センサーで検知する樹脂温度が180℃超に、直接加熱し、脱塩素、脱硫、半炭化、及び顆粒化を伴う造粒を可能にする。ここで、本明細書における樹脂温度とは、高速回転式ミキサーの内部に投入される廃プラスチックに、付着防止材(バイオマス粉粒体、固形燃料、油)を組み合わせた混合物の温度をいう。
[High-speed rotary mixer]
The high-speed rotary mixer directly heats the waste plastics and anti-adhesion materials placed inside it with the powerful shear heat generated by the high-speed rotation of the agitator blades, to a resin temperature of over 180°C as detected by a resin temperature sensor, enabling granulation accompanied by dechlorination, desulfurization, semi-carbonization, and granulation. Here, the resin temperature in this specification refers to the temperature of the mixture of waste plastics placed inside the high-speed rotary mixer and anti-adhesion materials (biomass powder, solid fuel, oil).
本発明の固形燃料の製造方法は、外気温と同等の常温の樹脂温度から、外部加熱や間接加熱を要することなく、攪拌翼の強力な局部せん断熱による直接加熱をしてプラスチックを溶融させる。このため、せん断局部の温度は、樹脂温度センサーで検知される樹脂温度より高温である事を意味し、廃プラに含まれる塩素化合物の熱分解を行う脱塩素を、外部間接加熱する特許文献1よりも、省電力で効率良く、実施することができる。 The solid fuel manufacturing method of the present invention melts plastics by directly heating them using the powerful local shear heat of the agitator blades, without the need for external or indirect heating, starting from a resin temperature of room temperature (equivalent to the ambient air temperature). This means that the temperature of the local shear area is higher than the resin temperature detected by the resin temperature sensor, and dechlorination, which involves thermal decomposition of chlorine compounds contained in waste plastics, can be carried out more efficiently and with less power consumption than Patent Document 1, which uses external indirect heating.
廃プラ、例えば容リプラに含まれる主成分であるPP(ポリプロピレン)、PE(ポリエチレン)、PS(ポリスチレン)、PET(ポリエチレンテレフタレート)などが熱分解を起こさない状態を保持できれば、これら主成分の歩留低下を防ぐことができる。PP、PE、PS、及びPETは、樹脂温度300℃以上で熱分解する事は公知であるので、樹脂温度300℃以下に保って造粒すれば、これら主成分の歩留低下を防ぐことができる。廃プラの成分により熱分解する樹脂温度は異なるので、上限樹脂温度は限定されるものではないが、樹脂温度の上限としては、500℃以下が好ましく、400℃以下がより好ましく、300℃以下がさらに好ましい。 If the main components of waste plastics, such as PP (polypropylene), PE (polyethylene), PS (polystyrene), and PET (polyethylene terephthalate), contained in plastic containers, can be kept from thermal decomposition, a decrease in the yield of these main components can be prevented. It is known that PP, PE, PS, and PET undergo thermal decomposition at resin temperatures of 300°C or higher, so if the resin temperature is maintained at 300°C or lower during granulation, a decrease in the yield of these main components can be prevented. Since the resin temperature at which thermal decomposition occurs varies depending on the components of the waste plastic, there is no upper limit to the resin temperature, but the upper limit of the resin temperature is preferably 500°C or lower, more preferably 400°C or lower, and even more preferably 300°C or lower.
また、ポリ塩化ビニル(PVC)は、樹脂温度200℃以上で熱分解して樹脂温度が上がるほど熱分解して揮発する量が増える事は公知である。しかしながら、本発明の廃プラと有機性汚泥の粉粒体を投入した造粒試験(実施例2)では、強力な局部せん断熱の直接加熱によって、樹脂温度160℃から揮発ガスを排気するガス中の塩化水素(HCl)が発生し始め、樹脂温度180℃以上で塩化水素濃度が急増して脱塩素することが確認された。したがって、ポリ塩化ビニル(PVC)を処理する場合、250℃以下であってもよく、200℃以下であってもよい。 It is also well known that polyvinyl chloride (PVC) undergoes thermal decomposition at resin temperatures of 200°C or higher, and that the higher the resin temperature, the greater the amount of volatilization. However, in a granulation test (Example 2) using powdered waste plastic and organic sludge of the present invention, it was confirmed that direct heating from strong local shear heat caused hydrogen chloride (HCl) to be generated in the gas exhausting volatile gases at a resin temperature of 160°C, and that the hydrogen chloride concentration rapidly increased at resin temperatures of 180°C or higher, resulting in dechlorination. Therefore, when treating polyvinyl chloride (PVC), temperatures may be below 250°C or below 200°C.
すなわち、歩留低下を防ぐ状態で、樹脂温度が高いほど、熱分解による揮発量が増えて脱塩素量も増量し半炭化が進むため、樹脂温度は高い方が望ましいが、高過ぎると歩留まりが低下する。例えば、容リプラであれば、樹脂温度180℃~300℃のこれら主成分の歩留まりが低下しない樹脂温度範囲で、塩素量1%以下に脱塩素、半炭化することが好ましい。なお、歩留低下よりも脱塩素量を優先するのであれば、樹脂温度の上限温度を限定しなくてもよい。 In other words, while preventing a decrease in yield, the higher the resin temperature, the greater the amount of volatilization due to thermal decomposition, which increases the amount of chlorine removed and promotes torrefaction, so a higher resin temperature is desirable, but if it is too high, yield will decrease. For example, in the case of container recycling plastics, it is preferable to dechlorinate and torrefy the chlorine content to 1% or less at a resin temperature range of 180°C to 300°C, which does not reduce the yield of these main components. However, if the amount of chlorine removed is prioritized over a decrease in yield, there is no need to limit the upper limit of the resin temperature.
高速回転式ミキサーとしては、容器底部に取り付けられる攪拌翼を高速回転させて混合する高速流動型混合機を挙げることができる。高速流動型混合機としては、具体的に、ヘンシェルミキサー、マイクロスピードミキサー等を挙げることができる。 An example of a high-speed rotary mixer is a high-speed fluid mixer that mixes ingredients by rotating a stirring blade attached to the bottom of the container at high speed. Specific examples of high-speed fluid mixers include a Henschel mixer and a microspeed mixer.
脱塩素及び半炭化処理を行う際の攪拌翼の外周速度としては、攪拌翼のせん断熱により上記樹脂温度範囲まで加熱できればよく、攪拌翼の形状等にも依存するので一概にはいえないが、例えば、ヘンシェルミキサーであれば、高速回転する攪拌翼の最外周で、最大の速度が得られ、最大のせん断熱が発生する。ミキサーの容量の大小で最外周の最大速度は変わるが、軸受けの耐久性等から一般的には、10~100m/s程度であり、20~80m/sが好ましく、30~50m/sがより好ましい。 The peripheral speed of the agitator blades during dechlorination and semi-carbonization treatments should be such that the resin can be heated to the above-mentioned temperature range by shear heat from the agitator blades. While it depends on factors such as the shape of the agitator blades, it is difficult to generalize. For example, in a Henschel mixer, the maximum speed is achieved and the greatest shear heat is generated at the outermost periphery of the agitator blades, which rotate at high speed. The maximum speed at the outermost periphery varies depending on the capacity of the mixer, but due to factors such as bearing durability, it is generally around 10 to 100 m/s, with 20 to 80 m/s being preferable, and 30 to 50 m/s being more preferable.
ミキサーの容量が小さくなるほど攪拌翼外周は小さくなるので、攪拌翼回転速度(rpm)は高くなる。外周速度が高いほど、より高いせん断熱が得られる。このような速度で攪拌することにより、縦型容器内の廃プラ(及び付着防止材)が、高速回転する攪拌翼の強力なせん断力を局部で受けて発生する強力な局部せん断熱により、廃プラ(及び付着防止材)を直接加熱することができる。 The smaller the mixer's capacity, the smaller the outer circumference of the agitator blades, and therefore the higher the agitator blade rotation speed (rpm). The higher the outer circumference speed, the greater the shear heat generated. By mixing at such speeds, the waste plastic (and anti-adhesion material) in the vertical container is subjected to the strong shear force of the agitator blades rotating at high speed, generating strong local shear heat that directly heats the waste plastic (and anti-adhesion material).
ヘンシェルミキサー等の高速流動型混合機は、電気ヒータ等によるミキサー壁を通して加熱する外部間接加熱よりも、高速回転する攪拌翼の強力な局部せん断による直接加熱をする方が、低消費電力で高効率に、脱塩素、脱硫、半炭化、顆粒化を伴う造粒を行うことができる。本発明の固形燃料の製造方法は、外部間接加熱を要しないが、脱塩素、脱硫、半炭化の造粒処理能力や、脱塩素量と脱硫量を増すために、外部間接加熱で、強力な局部せん断熱による直接加熱を補助することも可能である。 High-speed flow mixers such as Henschel mixers can perform granulation involving dechlorination, desulfurization, torrefaction, and granulation with low power consumption and high efficiency by using direct heating through the powerful local shear of rapidly rotating agitating blades rather than external indirect heating using an electric heater or other device that heats through the mixer walls. The solid fuel production method of the present invention does not require external indirect heating, but it is possible to supplement direct heating through powerful local shear heat with external indirect heating to increase the granulation processing capacity for dechlorination, desulfurization, and torrefaction, as well as the amount of dechlorination and desulfurization.
強力な局部せん断熱による直接加熱に、外部間接加熱で補助して造粒する脱塩素量が、特許文献1のような二軸スクリュ方式の脱塩素装置のシリンダを通して外部間接加熱と局部低せん断熱による直接加熱で造粒する脱塩素量と同じであれば、前者(本発明)の方が、低消費電力並びに高効率である。 If the amount of chlorine removed by granulation using direct heating due to strong local shear heat and supplemented by external indirect heating is the same as the amount of chlorine removed by granulation using external indirect heating through the cylinder of a twin-screw dechlorination device such as that described in Patent Document 1 and direct heating due to local low shear heat, the former (the present invention) will consume less power and be more efficient.
本発明の固形燃料の製造方法は、高速回転する攪拌翼による強力なせん断熱による局部の直接加熱により、樹脂温度は180℃超であり、これにより、廃プラが溶融されると共に、廃プラに含有されるポリ塩化ビニル(PVC)などの塩素含有化合物を熱分解して、塩素成分を揮発させて除去することができる(脱塩素)。また、有機汚泥等のバイオマス粉粒体が硫黄含有化合物を含む場合には、含まれる硫黄含有化合物を熱分解して硫黄成分を揮発させて除去することができる(脱硫)。廃プラと有機性汚泥を投入した造粒試験(実施例2)では、高速回転する攪拌翼の強力な局部せん断熱の直接加熱によって樹脂温度180℃から、揮発ガスを排気するガス中の塩化水素(HCl)濃度と酸化硫黄(SO2)濃度が急増して脱硫した。さらに、本発明の固形燃料の製造方法は、有機物であるバイオマス粉粒体を熱分解して揮発させて炭素成分が多い物質にすることができる(半炭化)。 In the solid fuel production method of the present invention, the resin temperature exceeds 180°C due to localized direct heating caused by the powerful shear heat generated by the high-speed rotating agitator blades. This melts the waste plastic and thermally decomposes chlorine-containing compounds, such as polyvinyl chloride (PVC), contained in the waste plastic, thereby volatilizing and removing the chlorine components (dechlorination). Furthermore, when biomass powders, such as organic sludge, contain sulfur-containing compounds, the sulfur-containing compounds can be thermally decomposed to volatilize and remove the sulfur components (desulfurization). In a granulation test (Example 2) using waste plastic and organic sludge, the hydrogen chloride (HCl) and sulfur oxide ( SO2 ) concentrations in the exhaust gas rapidly increased from a resin temperature of 180°C due to the powerful localized shear heat generated by the high-speed rotating agitator blades, resulting in desulfurization. Furthermore, the solid fuel production method of the present invention can thermally decompose and volatilize organic biomass powders, converting them into a carbon-rich substance (semi-carbonization).
ミキサー内に投入する廃プラの量(充填量)が多いほど、攪拌翼に接触する局部付近の廃プラが高密度になり、多くの廃プラをせん断することができる。同時に、攪拌翼でミキサー内を流動する高密度の廃プラがミキサー内壁と接触することで抵抗が増し、局部せん断力が増加する。その結果、直接加熱によるせん断熱が増加し、時間軸の樹脂温度上昇が速くなり、処理能力が向上する。 The more waste plastic is put into the mixer (filling amount), the higher the density of the waste plastic near the local area where it comes into contact with the agitator blades, allowing more of the waste plastic to be sheared. At the same time, the high-density waste plastic flowing through the mixer due to the agitator blades comes into contact with the mixer's inner walls, increasing resistance and increasing local shear force. As a result, shear heat due to direct heating increases, the resin temperature rises more quickly over time, and processing capacity improves.
ミキサーは、高速回転する攪拌翼により粉砕・減容・混合すると共に強力な局部せん断熱によって乾燥・混錬・溶融する程度に直接加熱しながら実施するバッチ式の処理で、脱塩素・脱硫及び半炭化を行って造粒することができる。 The mixer is a batch-type process that uses high-speed rotating agitator blades to crush, reduce volume, and mix materials, while also directly heating them to the extent that they are dried, kneaded, and melted using powerful local shear heat, thereby dechlorinating, desulfurizing, and semi-carbonizing the materials and granulating them.
ミキサーに投入できる量は、上記のように、最も減容する溶融状態の嵩が、ミキサー容量の6~7割以下であることが好ましい。1サイクルバッチ処理では、溶融状態の嵩が、1回投入でミキサー容量の6~7割に満たない場合、廃プラと付着防止材の投入回数は2回以上行い、前記6~7割でバッチ処理することが好ましい。 As mentioned above, the amount that can be fed into the mixer should preferably be such that the volume of the molten material, which will reduce the volume the most, is 60-70% of the mixer's capacity. In one-cycle batch processing, if the molten material volume is less than 60-70% of the mixer's capacity in a single feeding, it is preferable to feed the waste plastic and anti-adhesion material two or more times and perform batch processing at that 60-70% volume.
[効率的な脱塩素・脱硫・半炭化、粒状固形燃料の製造方法]
高速回転式ミキサーは、攪拌翼に接触する局部の強力なせん断によって、廃プラを攪拌しながら、粉砕・減容・混合すると共に、強力な局部せん断熱によって乾燥・混錬・溶融する程度に直接加熱し、脱塩素、脱硫及び半炭化を行う、バッチ処理方式であるが、連続処理方式であってもよい。本発明の製造方法においては、複数のバッチ処理方式高速回転式ミキサーを用いて、1バッチ処理で一番消費電力が高い脱塩素をするタイミングをずらすことで、最大消費電力量を抑えて効率的に処理することが好ましい。
[Efficient dechlorination, desulfurization, and torrefaction, and production method for granular solid fuel]
The high-speed rotary mixer uses a batch processing method in which waste plastics are pulverized, reduced in volume, and mixed while being agitated by strong local shearing at the points where they come into contact with the agitating blades, and also directly heated to the extent that they are dried, kneaded, and melted by strong local shear heating, thereby carrying out dechlorination, desulfurization, and semi-carbonization, but a continuous processing method is also possible. In the production method of the present invention, it is preferable to use multiple batch processing type high-speed rotary mixers and stagger the timing of dechlorination, which consumes the most power in one batch processing, to reduce the maximum power consumption and perform processing efficiently.
高速回転式ミキサーは、インバータを介してモーターを駆動し、攪拌翼を回転させて、回転速度をコントロールすることができる。本発明の実施例2では、ミキサーの攪拌翼を回転させるモーターの電流値が高いほど、攪拌翼のせん断力が強くなり、樹脂温度が上昇し、脱塩素・脱硫性能が強化されることが確認された。また、本発明の実施例3では、このモーターの定格電流値に極力近づけて運転することで、高い処理能力と高い脱塩素・脱硫量の処理が可能となった。また、攪拌翼の回転速度が下降しても定格電流値に近ければ、効率的な処理能力を維持し、脱塩素処理と脱硫処理で半炭化顆粒状の造粒が実現できることが確認された。 High-speed rotary mixers can control the rotation speed by driving a motor via an inverter to rotate the agitator blades. In Example 2 of the present invention, it was confirmed that the higher the current value of the motor that rotates the mixer's agitator blades, the stronger the shear force of the agitator blades, raising the resin temperature and improving dechlorination and desulfurization performance. In Example 3 of the present invention, by operating the motor at a current value as close as possible to the rated current value, high processing capacity and high dechlorination and desulfurization rates were possible. It was also confirmed that even if the rotation speed of the agitator blades decreases, efficient processing capacity can be maintained as long as the current value is close to the rated current, and semi-carbonized granules can be produced through the dechlorination and desulfurization processes.
さらに、攪拌翼の回転速度を遅くすることで、せん断力が弱まり、樹脂温度とモーターの電流値が低下する。したがって、回転速度を遅くすることで、モーターの電流値を下げ、モーターの過負荷を防止することができる。 Furthermore, slowing the rotation speed of the agitator blades weakens the shear force, lowering the resin temperature and motor current. Therefore, slowing the rotation speed reduces the motor current and prevents the motor from overloading.
樹脂温度が低すぎると回転速度を上げることで、樹脂温度とモーターの電流値を上昇できる。回転速度を調整することで樹脂温度のコントロールし、モーターの電流値のコントロールができ、定格電流値に極力近づけて運転することができる。これにより、最高の処理能力と脱塩素・脱硫処理を実現し、高効率な処理が可能となる。 If the resin temperature is too low, increasing the rotation speed will increase the resin temperature and motor current. By adjusting the rotation speed, the resin temperature and motor current can be controlled, allowing the motor to operate as close to the rated current as possible. This achieves the highest processing capacity and dechlorination and desulfurization processing, enabling highly efficient processing.
(エア又は不活性ガスのパージ処理)
高速回転式ミキサーの攪拌翼のせん断熱によって180℃超に加熱する際に、エア(空気)又は不活性ガスのパージ処理を行うことが好ましい。パージ処理は、排気温度の調整と同時に、ミキサー内に、脱塩素及び脱硫によって揮発し充満するHCl等の濃度調整も行う。ミキサー内でHCl等の濃度が高いと、設備の腐食トラブルを招くので、パージ量は極力高い方が好ましい。ミキサー容量と脱塩素・脱硫量によりパージ量は変動するため、一概に限定はできないが、1分間にミキサー容量の概ね1倍以上の換気量、例えばミキサー容量20Lであれば概ね20L/min以上の常温パージ量が好ましい。処理に用いるガスとしては、エアの代わりに、窒素等の不活性ガスを使用する事も可能であり、不活性ガスを使用する方が、樹脂温度等の高温トラブルでの火災を防止できるので安全である。
(Air or inert gas purging)
When heating to temperatures above 180°C due to shear heat from the agitator blades of a high-speed rotary mixer, it is preferable to perform a purging treatment with air or an inert gas. The purging treatment not only adjusts the exhaust temperature but also the concentration of HCl and other substances volatilized by dechlorination and desulfurization and filling the mixer. High concentrations of HCl and other substances in the mixer can cause corrosion problems in the equipment, so the purging rate is preferably as high as possible. The purging rate varies depending on the mixer capacity and the amount of dechlorination and desulfurization, so it cannot be generally limited. However, a ventilation rate of approximately 1x the mixer capacity per minute is preferable; for example, if the mixer capacity is 20 L, a room-temperature purging rate of approximately 20 L/min or more is preferable. Instead of air, an inert gas such as nitrogen can be used as the gas used for the treatment. Using an inert gas is safer because it prevents fires due to high-temperature problems such as resin temperature increases.
脱塩素と脱硫を強化する事で、HClやSO2等の酸性ガスが多く発生し、ミキサー内や排気管内等の金属機械の腐食が発生し、故障等のトラブルが発生する。エア又は不活性ガスのパージは、酸性ガス濃度を希釈して腐食トラブルのリスク削減をすることができるが、ミキサー内で揮発して排気する排気温度を低下させる。脱塩素・脱硫する温度域は、腐食が加速するHClとSO2の露点約120℃を超える為、脱塩素温度域での腐食性は抑制される。 Strengthening dechlorination and desulfurization generates large amounts of acidic gases such as HCl and SO2 , which corrode metal machinery inside the mixer and exhaust pipe, resulting in breakdowns and other problems. Purging with air or inert gas can dilute the acidic gas concentration and reduce the risk of corrosion problems, but it also lowers the temperature of the exhaust gas that evaporates inside the mixer and is exhausted. The temperature range for dechlorination and desulfurization exceeds the dew point of HCl and SO2 , approximately 120°C, at which corrosion accelerates, so corrosiveness in the dechlorination temperature range is suppressed.
エア又は不活性ガスのパージにより、腐食リスクを削減すべく、極力酸性ガス成分濃度を低くするだけでなく、排気温度がHClとSO2の露点以下にならないよう、パージ量の調整を行うことが好ましい。ミキサー容量、投入樹脂量、攪拌翼回転速度、樹脂温度、モーター定格などにより、パージ量と排気温度の相関は変化するため、一概に限定できない。例えば、実施例3では、1分間にミキサー容量の、1.25倍の常温パージ量で脱塩素時最低排気温度160℃、2.75倍で脱塩素時最高排気温度234℃あった。 In order to reduce the risk of corrosion by purging with air or inert gas, it is preferable not only to lower the concentration of acidic gas components as much as possible, but also to adjust the purge amount so that the exhaust temperature does not fall below the dew point of HCl and SO2 . The correlation between the purge amount and the exhaust temperature varies depending on the mixer capacity, the amount of resin introduced, the rotation speed of the agitator blades, the resin temperature, the motor rating, etc., and therefore cannot be generally limited. For example, in Example 3, the minimum exhaust temperature during dechlorination was 160°C when the room temperature purge amount was 1.25 times the mixer capacity per minute, and the maximum exhaust temperature during dechlorination was 234°C when it was 2.75 times the mixer capacity.
(加水処理)
高速回転式ミキサーによって脱塩素、脱硫、半炭化、及び顆粒化が進行して高温に熱せられた疎水性樹脂は、攪拌した状態で加水により、熱せられた油が激しく弾けるように一気に急冷されて、粉砕されながら固化して造粒されることが好ましい。すなわち、造粒は、攪拌翼のせん断熱によって、廃プラスチックを溶融して脱塩素及び半炭化した後、加水して廃プラスチックを固化して粒状化するものであることが好ましい。これにより、本発明の実施例2のように加水を行わずに顆粒状にする場合と比較して、造粒時間が短縮され、効率的に顆粒状の造粒が可能となる。
(Water addition treatment)
The hydrophobic resin heated to a high temperature after dechlorination, desulfurization, semi-carbonization, and granulation in a high-speed rotary mixer is preferably rapidly cooled by adding water while stirring, like hot oil exploding violently, and then solidified and granulated while being pulverized. That is, the granulation is preferably carried out by melting the waste plastic to dechlorinate and semi-carbonize it using shear heat from the stirring blades, and then adding water to solidify and granulate the waste plastic. This shortens the granulation time and enables more efficient granulation compared to granulation without adding water, as in Example 2 of the present invention.
また、水が一気に1700倍に膨張して発生した水蒸気噴射と同時に、熱膨張した金属製ミキサーが一気に収縮され、焦げ付いたフライパンに水をかけると焦げ付きが一気に剥離するように、ミキサー内壁等に付着した付着物が剥離される。強力な局部せん断熱による直接加熱処理を行った廃プラ及び付着防止材に水溶性の塩素化合物や硫黄化合物が含まれる場合、これらを加水処理水に溶解させて、処理水と共に排出することができる。加水処理した後は、通常、固液分離処理及び乾燥処理を経て、水溶性の塩素化合物や硫黄化合物を脱塩素、脱硫した固形燃料が回収される。 In addition, at the same time as the water expands 1,700 times in one go and the resulting steam is sprayed, the thermally expanded metal mixer contracts all at once, and deposits adhering to the mixer's inner walls are removed, just as pouring water on a burnt frying pan instantly removes the burnt food. If water-soluble chlorine or sulfur compounds are contained in waste plastics and anti-adhesion materials that have been subjected to direct heating treatment using strong local shear heating, these can be dissolved in the treated water and discharged together with the water. After the water treatment, the waste typically undergoes solid-liquid separation and drying processes, and the solid fuel is recovered with the water-soluble chlorine and sulfur compounds dechlorinated and desulfurized.
加水に用いる処理水には、溶解した塩化水素や塩化ナトリウムなどの塩化化合物を中和する中和剤を含有する水を用いてもよい。中和剤としては、具体的に苛性ソーダを挙げることができる。 The treated water used for hydration may contain a neutralizing agent that neutralizes dissolved chloride compounds such as hydrogen chloride and sodium chloride. A specific example of a neutralizing agent is caustic soda.
加水量としては、多いほど、造粒粒度が顆粒状に小さくなり、水溶性である無機塩素等や再付着HCl等の洗浄性能と溶融付着の剥離性能が上がるので、多い方が好ましいが、多すぎると後工程の洗浄・固液分離・乾燥処理と排水処理の負担が上がるので、洗浄・固液分離・乾燥処理及び排水処理可能な質量に、蒸発質量を加算した質量の加水が好ましい。 The more water is added, the smaller the granule size will be, improving cleaning performance against water-soluble inorganic chlorine and redeposited HCl, as well as melt-adherent removal performance, so a higher amount is preferable. However, if too much water is added, the burden on subsequent processes of cleaning, solid-liquid separation, drying, and wastewater treatment will increase, so it is preferable to add water in an amount that is sufficient for cleaning, solid-liquid separation, drying, and wastewater treatment, plus the evaporated mass.
ミキサー容量と加水する樹脂温度等で蒸発量が変動するため、一概に限定はできないが、樹脂温度250℃程度で概ね投入する質量(樹脂質量とバイオマス粉粒等質量の合算)が蒸発質量の目安である。また、樹脂温度が異常な高温になった際には、緊急時の加水が可能であることから、加水装置は、火災防止等の安全装置にも適する。加水の量としては、促進効果やミキサー内の付着物除去の観点から、廃プラに対して50質量%以上が好ましく、100質量%以上がより好ましく、200質量%以上がさらに好ましい。また、上限としては800質量%以下が好ましい。 The amount of evaporation varies depending on factors such as the mixer capacity and the temperature of the resin to which water is added, so it is not possible to make a generalized limit, but the mass added when the resin temperature is around 250°C (the sum of the mass of resin and the mass of biomass powder, etc.) is a good guide for the evaporation mass. Furthermore, since water can be added in an emergency if the resin temperature becomes abnormally high, the water adding device is also suitable as a safety device for preventing fires, etc. From the perspective of promoting the process and removing deposits from inside the mixer, the amount of water added is preferably 50% by mass or more of the waste plastic, more preferably 100% by mass or more, and even more preferably 200% by mass or more. The upper limit is preferably 800% by mass or less.
[低コストで効率的な脱塩素・脱硫・半炭化、粒状固形燃料の製造設備]
せん断熱による加熱処理を行った廃プラ及び付着防止材に含まれる水溶性の塩素化合物や硫黄化合物や再付着HClなどが少量の場合、加水量を減らすことで、造粒品の塩素量、硫黄量、粒度、水分に影響を与えずに処理が可能である。これにより、洗浄・固液分離・乾燥処理の性能を落としたり、これら設備を省略して固形燃料を直接回収することができる。その結果として、排水処理に係る、イニシャル・ランニングコストを削減し、低消費電力分の低CO2化が図れる。
[Low-cost, efficient dechlorination, desulfurization, torrefaction, and granular solid fuel production equipment]
When waste plastics and anti-adhesion materials that have been heat-treated using shear heat contain small amounts of water-soluble chlorine compounds, sulfur compounds, or redeposited HCl, adding less water makes it possible to treat the granulated product without affecting its chlorine, sulfur, particle size, or moisture content. This allows for the performance of washing, solid-liquid separation, and drying processes to be reduced, or for these facilities to be omitted and solid fuel to be recovered directly. As a result, initial and running costs related to wastewater treatment can be reduced, and CO2 emissions can be reduced by reducing power consumption.
排水処理を不要とする加水量にした高速回転式ミキサーで、強力な局部せん断熱により直接加熱する脱塩素、脱硫、半炭化造粒する設備で、前記ゼロエミッションの材料リサイクル工場に形成した場合、特許文献1のシリンダを通して外部間接加熱する二軸低速回転スクリュ式の低せん断力による廃プラ脱塩素処理装置の造粒設備と前者の造粒設備を置き換えることができるが、前者(本発明)の造粒設備の方が、処理能力同等で、イニシャルコスト2割程度低く、低樹脂温度分の低消費電力で低ランニングコストと低CO2排出量で、残留塩素量1%以下の同等の脱塩素が可能な固形燃料を製造できる。また、後者は排水処理有機汚泥を産廃処理するのでゼロエミッション工場を形成しない。 This dechlorination, desulfurization, and torrefaction granulation equipment uses a high-speed rotary mixer with an amount of water added that eliminates the need for wastewater treatment, and directly heats the wastewater using powerful local shear heat.When installed in the above-mentioned zero-emission material recycling plant, it can replace the granulation equipment of the waste plastic dechlorination treatment plant described in Patent Document 1, which uses a low-shear force twin-screw system with external indirect heating through a cylinder.However, the former granulation equipment (this invention) has the same processing capacity, is about 20% cheaper in initial cost, and produces solid fuel with the same dechlorination ability to a residual chlorine content of 1% or less, with lower running costs and lower CO2 emissions due to lower power consumption due to lower resin temperature.Furthermore, the latter does not form a zero-emission plant because it treats organic sludge from wastewater treatment as industrial waste.
[高速回転式ミキサーによる脱塩素・脱硫処理に伴う予期せぬ半炭化顆粒状の造粒(実施例2)]
前記のとおりPP,PE,PS,PETは樹脂温度300℃以上でないと熱分解と揮発しないが、ポリ塩化ビニル(PVC)は樹脂温度200℃以上で熱分解が始まり揮発して炭化が始まる。容器包装廃プラ87.3質量%(PP・PE・PS・PET混合81.1%、灰分3.8質量%、PVC2.4%)と、有機汚泥8.0質量%(灰分4.0質量%)と、大豆油4.7%(発火点より低い引火点330℃)をミキサーに投入した。高速回転する攪拌翼の強力な局部せん断熱により、樹脂温度258℃以下であっても、脱塩素、脱硫が進行し、溶融粘着力が失われた。その結果、攪拌翼の駆動モーターの電流値が低下し、樹脂温度が脱塩素しない範囲まで下がったため、加水無しで造粒を実施した。その結果、図3に示すような顆粒状の黒い造粒品ができた。
[Unexpected semi-carbonized granule formation during dechlorination and desulfurization treatment using a high-speed rotary mixer (Example 2)]
As mentioned above, PP, PE, PS, and PET do not undergo thermal decomposition or volatilization unless the resin temperature is above 300°C, whereas polyvinyl chloride (PVC) begins thermal decomposition, volatilization, and carbonization at resin temperatures above 200°C. 87.3% by mass of waste plastic containers and packaging (81.1% PP, PE, PS, and PET blend, 3.8% ash, 2.4% PVC), 8.0% by mass of organic sludge (4.0% ash), and 4.7% soybean oil (flash point 330°C, lower than the ignition point) were added to a mixer. Due to the strong local shear heat generated by the high-speed rotating agitator blades, dechlorination and desulfurization proceeded even at resin temperatures below 258°C, resulting in loss of melt adhesion. As a result, the current value of the agitator motor decreased, and the resin temperature dropped to a range where dechlorination was not possible, so granulation was performed without adding water. The resulting black granular product, as shown in Figure 3, was obtained.
得られた造粒品の揮発量を工業分析(JISM8812)に基づいて分析したところ、ミキサーdry投入質量の28.5%が揮発して半炭化造粒したことが明らかとなった。 The amount of volatilization of the resulting granules was analyzed according to industrial analysis (JIS M8812), revealing that 28.5% of the mass input to the mixer dry had volatilized, resulting in semi-carbonized granules.
前記記載のとおり、投入物の内、樹脂温度258℃以下で揮発するのは、ポリ塩化ビニル(PVC)と灰分以外有機汚泥の計6.4質量%程度と少ないはずが、約4倍強の揮発となる予期せぬ半炭化造粒ができた。また、この造粒試験では、同様のミキサーで樹脂が溶融する前の樹脂温度で半溶け状態で加水して平均粒子径D50が1~2cm程度のグラッシュ造粒を予期していたが、実際には、図3に示すような加水無しでの顆粒状の粒度の造粒ができた。
本発明の実施例2の結果が示すとおり、高速回転式ミキサーによる脱塩素・脱硫処理に伴う、予期せぬ半炭化顆粒状の造粒が確認できた。
As mentioned above, the amount of polyvinyl chloride (PVC) and organic sludge other than ash that volatilizes at a resin temperature of 258°C or less should be small, at about 6.4% by mass, but unexpected semi-carbonized granulation was achieved, with volatilization at about four times the amount. Furthermore, in this granulation test, we expected to produce glass granules with an average particle size D50 of about 1 to 2 cm by adding water in a semi-molten state at a resin temperature before the resin melts in a similar mixer, but in fact we were able to produce granules with a granular particle size without adding water, as shown in Figure 3.
As shown in the results of Example 2 of the present invention, the unexpected formation of semi-carbonized granules was confirmed as a result of the dechlorination and desulfurization treatment using a high-speed rotary mixer.
[脱塩素・脱硫・半炭化、粒状固形燃料]
本発明の固形燃料の製造方法によれば、塩素量1.0%以下であり、嵩密度0.4t/m3以上、平均粒子径D5010.0mm以下、全粒の90%以上が粒度0.01mm以上、安息角50°以下、である固形燃料を製造することができる。また、本発明の固形燃料の製造方法によれば、塩素量1.0質量%以下であり、RPF品質基準に準拠する、高位発熱量25MJ/kg以上、水分5質量%以下、灰分10質量%以下である固形燃料を製造することができる。さらに、本発明の固形燃料の製造方法によれば、硫黄量1%以下である固形燃料を製造することができる。
[Dechlorination, desulfurization, torrefaction, granular solid fuel]
According to the solid fuel production method of the present invention, it is possible to produce a solid fuel having a chlorine content of 1.0% or less, a bulk density of 0.4 t/m3 or more , an average particle diameter D50 of 10.0 mm or less, 90% or more of all particles having a particle size of 0.01 mm or more, and an angle of repose of 50° or less. Furthermore, according to the solid fuel production method of the present invention, it is possible to produce a solid fuel having a chlorine content of 1.0% by mass or less, a higher heating value of 25 MJ/kg or more, a moisture content of 5% by mass or less, and an ash content of 10% by mass or less, which comply with the RPF quality standards. Furthermore, according to the solid fuel production method of the present invention, it is possible to produce a solid fuel having a sulfur content of 1% or less.
以下、本発明の粒状固形燃料について説明する。
本発明の粒状固形燃料は、プラスチックを含有する粒状固形燃料であって、塩素量1.0質量%以下であり、嵩密度0.4t/m3以上、平均粒子径D5010.0mm以下、全粒の90%以上が粒度0.01mm以上、安息角50°以下であることを特徴とする。
The granular solid fuel of the present invention will now be described.
The granular solid fuel of the present invention is a granular solid fuel containing plastic, characterized in that it has a chlorine content of 1.0 mass% or less, a bulk density of 0.4 t/ m3 or more, an average particle diameter D50 of 10.0 mm or less, 90% or more of all particles having a particle size of 0.01 mm or more, and an angle of repose of 50° or less.
本発明の粒状固形燃料の塩素量は、1.0質量%以下であることが好ましく、0.8質量%以下がより好ましく、0.6質量%以下がさらに好ましい。本発明では、低コストで効率良く樹脂温度を上げることにより、固形燃料の塩素量を低減できる。また、嵩密度は、0.4t/m3以上であり、0.5t/m3以上が好ましく、0.6t/m3以上がより好ましく、0.7t/m3以上がさらに好ましい。嵩密度がこの範囲であることにより、運搬・搬送コストを抑えることができる。また、平均粒子径D50は、10.0mm以下であり、5.0mm以下が好ましく、1.0mm以下がより好ましく、0.6mm以下がさらに好ましい。平均粒子径D50がこの範囲であることにより、燃焼性、石炭混焼性が向上する。また、粒度は、全粒の90%以上が0.01mm以上であり、0.05mm以上が好ましく、0.08mm以上がより好まく、0.1mm以上がさらに好ましい。粒度がこの範囲であることにより、飛散と粉塵爆発を抑制することができる。また、安息角は、50°以下が好ましく、40°以下がより好ましい。安息角がこの範囲であることにより、装置の流路が閉塞しにくく搬送し易い。また、硫黄量としては、RPF等固形燃料の硫黄含有率の基準の制定はされていないが、廃棄物固形化燃料の硫黄分試験方法がJIS Z 7302-7で制定されているのでこの測定方法により、出荷先との硫黄含有率規定に適合させられるよう管理が可能である。例えば、福岡市では、硫黄含有率基準1.0%以下の石油系燃料の使用に関する措置がある。本発明の粒状固形燃料の硫黄量は1.0%以下が可能である。 The chlorine content of the granular solid fuel of the present invention is preferably 1.0% by mass or less, more preferably 0.8% by mass or less, and even more preferably 0.6% by mass or less. In the present invention, the chlorine content of the solid fuel can be reduced by efficiently raising the resin temperature at low cost. Furthermore, the bulk density is 0.4 t/ m3 or more, preferably 0.5 t/ m3 or more, more preferably 0.6 t/ m3 or more, and even more preferably 0.7 t/ m3 or more. By having the bulk density in this range, transportation and handling costs can be reduced. Furthermore, the average particle diameter D50 is 10.0 mm or less , preferably 5.0 mm or less, more preferably 1.0 mm or less, and even more preferably 0.6 mm or less. By having the average particle diameter D50 in this range, combustibility and coal co-firing ability are improved. Furthermore, the particle size is 0.01 mm or larger for 90% or more of the total particles, preferably 0.05 mm or larger, more preferably 0.08 mm or larger, and even more preferably 0.1 mm or larger. By keeping the particle size within this range, scattering and dust explosions can be suppressed. Furthermore, the angle of repose is preferably 50° or smaller, more preferably 40° or smaller. By keeping the angle of repose within this range, the flow path of the device is less likely to be clogged and transport is easier. Regarding sulfur content, although there are no established standards for the sulfur content of solid fuels such as RPF, a sulfur content testing method for waste-derived fuels is established in JIS Z 7302-7, and this measurement method can be used to manage the sulfur content so that it complies with the sulfur content regulations of the shipping destination. For example, Fukuoka City has measures regarding the use of petroleum-based fuels with a sulfur content standard of 1.0% or less. The sulfur content of the granular solid fuel of the present invention can be 1.0% or less.
本発明の実施例で製造した固形燃料は、粒度がほぼ0.1mm以上であるため、飛散する微粉末がほとんどなくハンドリング性に優れて粉塵爆発のリスクも低減される。また、安息角が、流通するRPFペレット(粒度直径6~40mm×長さ直径の2~3倍程度、30~40°程度、嵩密度0.3~0.5t/m3)と同等であるにもかかわらず粒度が小さいため、タンク排出口などでの粒子間の架橋(ブリッジ)が生じにくく機器での搬送が容易である。また、嵩密度が0.9t/m3であることから、流通するRPFのペレットの嵩密度0.3~0.5t/m3よりも大きく、運搬・搬送コストを抑えることができる。さらに、燃料としては、粒度が流通するRPFのペレットよりも小さいため、燃焼炉内に吹き込みやすく、燃焼が迅速に進む。また、石炭との混焼が容易であり、また、バイオマス粉粒体が半炭化処理されることにより、単位重量当たりのエネルギー密度が高くなり、石炭の熱量に近づき、耐水性が向上する。これにより、粉砕しやすくなり、石炭の微粉炭との混焼も容易となる。その結果、貯蔵、運搬、燃焼のハンドリング性が向上し、石炭混焼比率が高まり、低CO2化と低コスト化に寄与する。
以上の特徴を有することから、本発明の固形燃料の製造方法は、流通するRPF固形燃料よりも同等以上の、品質等機能面にも優れた顆粒状の粒状固形燃料を製造することができ、重油・石炭などの代替え燃料として用いることができる。
The solid fuel produced in the examples of the present invention has a particle size of approximately 0.1 mm or more, resulting in almost no scattering of fine powder, excellent handling, and reduced risk of dust explosions. Furthermore, despite its angle of repose being comparable to that of commercially available RPF pellets (particle size diameter 6-40 mm x length 2-3 times the diameter, approximately 30-40°, bulk density 0.3-0.5 t/ m³ ), its small particle size makes it less likely to form bridges between particles at tank outlets, etc., and facilitates transportation by equipment. Furthermore, its bulk density of 0.9 t/ m³ is higher than that of commercially available RPF pellets, which have a bulk density of 0.3-0.5 t/ m³ , thereby reducing transportation and handling costs. Furthermore, as a fuel, its particle size is smaller than that of commercially available RPF pellets, making it easier to inject into a combustion furnace and allowing for rapid combustion. Furthermore, biomass powder can be easily mixed with coal, and by torrefying the powder, its energy density per unit weight increases, its calorific value approaches that of coal, and its water resistance improves. This makes it easier to crush, and it can be easily mixed with pulverized coal. As a result, handling for storage, transportation, and combustion improves, and the ratio of mixed coal combustion increases, contributing to lower CO2 emissions and lower costs.
Due to the above characteristics, the solid fuel manufacturing method of the present invention can produce granular solid fuel that is equivalent to or better than the currently available RPF solid fuel and is superior in terms of quality and functionality, and can be used as an alternative fuel to heavy oil, coal, etc.
[RPF等固形燃料の品質に対応可能]
本発明の固形燃料の製造方法は、RPF品質基準に定められた品質の粒状固形燃料を製造することができる。すなわち、JIS Z 7311:2010「廃棄物由来の紙,プラスチックなど固形化燃料(RPF)」で定められるRPF品質に準拠する廃プラとバイオマス粉粒体と油を配合する事で、定められるRPF品質の、高位発熱量25MJ/kg以上、水分5質量%以下、灰分10質量%以下に準拠する固形燃料の製造が可能である。RPF品質に準拠する配合については、高位発熱量に影響する灰分が極力少ない原料であることが好ましい。灰分が少ないほど、高位発熱量が高くなり、ミキサーの攪拌翼等の摩耗による寿命が長くなる。摩耗については、廃プラとバイオマス粉粒体が接触する攪拌翼やミキサー室内部の焼き入れ等をして、硬度を上げる事で寿命が増す事を補足する。
[Compatible with the quality of solid fuels such as RPF]
The solid fuel manufacturing method of the present invention can produce granular solid fuel of quality specified in the RPF quality standard. Specifically, by blending waste plastic, biomass powder, and oil that conform to the RPF quality specified in JIS Z 7311:2010 "Solidified Fuel from Waste Paper, Plastic, etc. (RPF)," it is possible to produce solid fuel that conforms to the specified RPF quality, which is a higher heating value of 25 MJ/kg or more, a moisture content of 5% by mass or less, and an ash content of 10% by mass or less. For blends that conform to RPF quality, it is preferable to use raw materials with as little ash as possible, which affects the higher heating value. The lower the ash content, the higher the higher heating value, and the longer the life of the mixer's agitator blades and other components due to wear. Regarding wear, we note that increasing the hardness of the agitator blades and the interior of the mixer chamber, which come into contact with the waste plastic and biomass powder, by quenching them, can extend the life of the components.
実施例では、バイオマス粉粒体として、流通して入手し易いコンポスト発酵処理をした排水処理有機汚泥(灰分50.4質量%、高位発熱量11.2MJ/kg)を使用したが、例えば、食品工場排水処理有機汚泥(灰分14.6質量%、17.0MJ/kg)を使用すると、RPF品質に準拠する汚泥量は倍増できる。さらに灰分が少なく高位発熱量の高い、木質系バイオマス粉粒体を使用すると、RPF品質に準拠するバイオマス粉粒体は、有機汚泥より増やすことができる。出荷先が要求する固形燃料の品質が、RPF品質準拠を問わなければこの限りではない。 In the examples, organic sludge from wastewater treatment that has been subjected to compost fermentation (ash content 50.4% by mass, higher heating value 11.2 MJ/kg), which is readily available and readily available, was used as the biomass powder. However, if organic sludge from food factory wastewater treatment (ash content 14.6% by mass, 17.0 MJ/kg) were used, the amount of sludge that conforms to RPF quality could be doubled. Furthermore, if wood-based biomass powder, which has low ash content and high higher heating value, is used, the amount of biomass powder that conforms to RPF quality can be increased more than organic sludge. This does not apply if the quality of the solid fuel required by the destination does not require compliance with RPF quality.
本発明の実施例に係る固形燃料の製造方法の概要を図1に示す。
図2に示す高速流動型混合機を用いて、固形燃料を製造した。高速流動型混合機(高速回転式ミキサー)1の容器2上部には、原料の投入口3、排気口4、処理水を噴射する加水ノズル5、脱塩素時にエア・不活性ガスを噴射するエアパージノズル6が設けられている。また、容器2底部には、上羽根と下羽根の攪拌翼7、排出弁8が設けられている。また、容器2内には樹脂温度を検知するための樹脂温度センサー9が設けられている。さらに、排気口に設置された排気温度センサー10により排気されるガスの温度が検知される。なお、図中の黒矢印は、装置内の処理物の動きを示す。
An outline of a method for producing a solid fuel according to an embodiment of the present invention is shown in FIG.
Solid fuel was produced using the high-speed fluid mixer shown in Figure 2. The top of the vessel 2 of the high-speed fluid mixer (high-speed rotary mixer) 1 is equipped with a raw material inlet 3, an exhaust outlet 4, a water-adding nozzle 5 for spraying treated water, and an air purge nozzle 6 for spraying air or inert gas during dechlorination. The bottom of the vessel 2 is equipped with upper and lower impellers 7 and a discharge valve 8. A resin temperature sensor 9 for detecting the resin temperature is also installed within the vessel 2. Furthermore, an exhaust temperature sensor 10 installed at the exhaust outlet detects the temperature of the exhaust gas. The black arrows in the figure indicate the movement of the treated material within the device.
表1に、試験条件の概要を示す。 Table 1 shows an overview of the test conditions.
具体的には、以下に示すように試験を行い評価した。
原料の廃プラ(樹脂)として、容リプラの沈降物(主にPP・PE・PS・PET混合92.8質量%、灰分4.4質量%D.B.、PVC2.8質量%(塩素量1.57質量%D.B.の換算値))を使用した。
原料のバイオマス粉粒体として、排水処理有機汚泥(灰分50.4質量%DB、塩素量1.13質量%D.B.、硫黄量0.61質量%D.B.)を使用した。
原料の油として、大豆油(塩素量<0.02質量%D.B.、硫黄量<0.02質量%D.B.、引火点330℃)を使用した。
Specifically, the following tests were carried out and evaluated.
The raw material waste plastic (resin) used was sediment from container recycling plastics (mainly a mixture of PP, PE, PS, and PET (92.8% by mass), ash content 4.4% by mass DB, PVC 2.8% by mass (equivalent value of chlorine content 1.57% by mass DB)).
Wastewater treatment organic sludge (ash content 50.4 mass% DB, chlorine content 1.13 mass% DB, sulfur content 0.61 mass% DB) was used as the raw material biomass powder.
As the raw material oil, soybean oil (chlorine content <0.02 mass % DB, sulfur content <0.02 mass % DB, flash point 330°C) was used.
容リプラの沈降物及び有機汚泥を、高速流動型混合機に投入し、攪拌翼の先端の最高速度が56m/sの高速回転攪拌翼で流動と攪拌しながら、粉砕・減容・混合すると共に、強力な局部せん断熱のみによって、乾燥・混錬・溶融する程度に直接加熱して、脱塩素、脱硫、半炭化して造粒した。ミキサーが運転中は、発生する水蒸気や塩素系ガスや硫黄系ガスは、湿式スクラバーなど排ガス洗浄装置により、塩素や硫黄が除去されて安全な排気ガスとして処理した。エアパージ処理は、この脱塩素中に行った。モーター駆動はインバータを介して行い、回転速度の調整を行った。 Sediment and organic sludge from container recycling plastics were fed into a high-speed fluid mixer, where they were fluidized and stirred by high-speed rotating impellers with a maximum tip speed of 56 m/s, while being pulverized, reduced in volume, and mixed. They were also directly heated using only powerful local shear heating to the extent that they dried, kneaded, and melted, resulting in dechlorination, desulfurization, and semi-carbonization, followed by granulation. While the mixer was operating, the water vapor, chlorine-based gases, and sulfur-based gases generated were treated as safe exhaust gases by exhaust gas cleaning equipment such as wet scrubbers, which removed the chlorine and sulfur. Air purging was performed during this dechlorination process. The motor was driven via an inverter, and the rotation speed was adjusted.
[実施例2評価:高速回転式ミキサーによる脱塩素・脱硫処理に伴う予期せぬ半炭化顆粒状の造粒]
ポリ塩化ビニル(PVC)含有する樹脂2kg-wetと塩素・硫黄含有する有機汚泥0.2kg-wet、大豆油0.1kgをミキサーに投入し、攪拌翼のせん断熱のみの直接加熱により、樹脂が溶融して樹脂温度約160℃超えてから樹脂に含有する塩素と、有機汚泥に含有する硫黄が熱分解され、塩化水素(HCl)・二酸化硫黄(SO2)が発生し始めて排気され、樹脂温度180℃以上で塩化水素・二酸化硫黄濃度が急増して脱塩素、脱硫した。溶融樹脂が高温になるほど塩化水素・二酸化硫黄濃度が上昇し、樹脂最大温度258℃で脱塩素・脱硫し、樹脂の炭化が進んでせん断性が低下し、加水無しで樹脂温度が低下し、半炭化した黒い顆粒状の造粒品(dry嵩密度0.92t/m3、dry安息角35°)を生成した。
[Evaluation of Example 2: Unexpected semi-carbonized granule formation due to dechlorination and desulfurization treatment using a high-speed rotary mixer]
2 kg-wet polyvinyl chloride (PVC)-containing resin, 0.2 kg-wet chlorine- and sulfur-containing organic sludge, and 0.1 kg soybean oil were charged into a mixer. Direct heating by the agitator blades alone melted the resin, and once the resin temperature exceeded approximately 160°C, the chlorine contained in the resin and the sulfur contained in the organic sludge thermally decomposed, generating hydrogen chloride (HCl) and sulfur dioxide (SO 2 ), which were then vented. At resin temperatures above 180°C, the concentrations of hydrogen chloride and sulfur dioxide rapidly increased, indicating dechlorination and desulfurization. As the temperature of the molten resin increased, the concentrations of hydrogen chloride and sulfur dioxide increased. At a maximum resin temperature of 258°C, dechlorination and desulfurization occurred, carbonization of the resin progressed, decreasing shear resistance. The resin temperature decreased without the addition of water, producing a semi-carbonized, black, granular product (dry bulk density 0.92 t/m 3 , dry angle of repose 35°).
脱塩素時に行うエアパージ60L/minで、ミキサー室内と排気の塩化水素・二酸化硫黄濃度を低減させ、脱塩素時の排気温度は露点腐食を抑制する150℃以上で推移した。モーター電流・樹脂温度・排気濃度(塩酸、二酸化硫黄)各々の曲線は、各々相関性が有る増減特性を示した。 An air purge of 60 L/min during dechlorination reduced the hydrogen chloride and sulfur dioxide concentrations inside the mixer chamber and in the exhaust, and the exhaust temperature during dechlorination remained above 150°C, which suppresses dew-point corrosion. The curves for motor current, resin temperature, and exhaust concentrations (hydrochloric acid, sulfur dioxide) each showed a correlated increase and decrease.
図3に示すように、加水無し造粒した粒状固形燃料の篩下粒度積算分布により、粉末の粒度より大きい、粒度ほぼ0.1mm~1.2mm(篩下約90質量%)、平均粒子径0.57mm-D50の顆粒化造粒をした。 As shown in FIG. 3, the cumulative undersieve particle size distribution of the granular solid fuel granulated without adding water showed that the granulation was larger than the particle size of the powder, with a particle size of approximately 0.1 mm to 1.2 mm (approximately 90% by mass undersieve) and an average particle size of 0.57 mm-D 50 .
半炭化度の算出方法や基準値は定められていないが、指標炭化度(処理によるdry揮発量÷dry処理前揮発量)32.0質量%の半炭化をした。樹脂温度258℃以下で揮発するのは、dry投入量の6.4質量%(PVC、灰分以外の有機汚泥)程度と少ないはずが、dry投入量の28.5質量%が揮発した。処理前・後揮発量は、廃棄物固形化燃料試験法(JIS Z 7302)に有用な工業分析JIS M 8812に準じて分析した。 While there are no established methods or standard values for calculating the degree of torrefaction, the material was torrefied to an index degree of torrefaction (dry volatilization amount after treatment / dry volatilization amount before treatment) of 32.0% by mass. At resin temperatures below 258°C, only about 6.4% by mass of the dry input amount (PVC, organic sludge excluding ash) should have volatilized, but in fact 28.5% by mass of the dry input amount volatilized. The amounts of volatilization before and after treatment were analyzed in accordance with JIS M 8812, an industrial analysis standard useful for the Refuse-Derived Fuel Testing Method (JIS Z 7302).
[実施例3評価:特許文献1及び非特許文献1に比べ、低い樹脂温度で同等の脱塩素率の、造粒・洗浄方法と造粒品性状]
ポリ塩化ビニル(PVC)含有する樹脂3kg(2kg+1kgの2回投入)と塩素・硫黄含有する有機汚泥1.2kgをミキサーに投入し、攪拌翼のせん断熱のみの直接加熱で脱塩素、脱硫、半炭化、顆粒化を行い、攪拌時の多めの加水6L(冷却固化、溶融付着剥離、塩素・硫黄洗浄)により、半炭化した黒い顆粒状の造粒品(dry嵩密度0.88t/m3、dry安息角35°)を生成し、樹脂最大温度280℃で塩素量1.45%D.B.→0.68%D.B.(指標脱塩素率53%)、硫黄量0.16%D.B.→0.068%D.B.(指標脱硫率56%)に脱塩素と脱硫した。ミキサー室内と攪拌翼の付着はほぼ無かった。
[Example 3 Evaluation: Granulation and washing method and granule properties with equivalent dechlorination rate at lower resin temperature compared to Patent Document 1 and Non-Patent Document 1]
Three kg of polyvinyl chloride (PVC)-containing resin (2 kg + 1 kg added twice) and 1.2 kg of chlorine- and sulfur-containing organic sludge were charged into a mixer, where dechlorination, desulfurization, semi-carbonization, and granulation were performed using direct heating solely from the shear heat of the agitator blades. Adding an extra 6 L of water during agitation (cooling solidification, melting adhesion removal, chlorine and sulfur washing) produced semi-carbonized black granular granules (dry bulk density 0.88 t/ m3 , dry angle of repose 35°). At a maximum resin temperature of 280°C, the chlorine content decreased from 1.45% D.B. to 0.68% D.B. (index dechlorination rate 53%) and the sulfur content decreased from 0.16% D.B. to 0.068% D.B. (index desulfurization rate 56%). There was virtually no adhesion inside the mixer chamber or on the agitator blades.
指標脱塩素・脱硫率=(投入塩素・硫黄量-固形燃料塩素・硫黄量)÷投入塩素・硫黄量 Indicated dechlorination/desulfurization rate = (amount of chlorine/sulfur added - amount of chlorine/sulfur added from solid fuel) / amount of chlorine/sulfur added
脱塩素時に行うエアパージで、ミキサー室内と排気の塩化水素・二酸化硫黄濃度と、排気温度をコントロールし、脱塩素時の排気温度は露点腐食を抑制する150℃以上で推移した。攪拌翼モーター周波数を調整する事で、相関する樹脂温度とモーター電流値のコントロールができ、モーターの過負荷停止は無く、脱塩素、脱硫半炭化して、加水して造粒した。 Air purging during dechlorination controls the hydrogen chloride and sulfur dioxide concentrations inside the mixer chamber and in the exhaust, as well as the exhaust temperature. The exhaust temperature during dechlorination remained above 150°C, which suppresses dew-point corrosion. By adjusting the mixing blade motor frequency, the correlated resin temperature and motor current value could be controlled, preventing the motor from shutting down due to overload. Dechlorination, desulfurization, semi-carbonization, water addition, and granulation were performed.
多めの加水で攪拌造粒洗浄後、加水と造粒品が混ざった状態で排出し、固液分離で造粒品に含有する塩素等の洗浄除去を行い、固液分離した液体の水質測定をすると、HClと同様な酸性を示した。
加水洗浄固液分離後の液体は、pH5.0(酸性)、全塩素4.8mg/Lであった。
After adding a large amount of water and stirring and granulating, the granulated product was discharged in a mixed state with the added water. The chlorine and other substances contained in the granulated product were washed away by solid-liquid separation, and when the water quality of the separated liquid was measured, it showed an acidity similar to that of HCl.
The liquid after washing with water and solid-liquid separation had a pH of 5.0 (acidic) and a total chlorine content of 4.8 mg/L.
図3に示すように、顆粒状造粒品の、篩下粒度積算分布により、粉末の粒度より大きい、粒度ほぼ0.1mm~1.2mm(篩下約質量85%)、平均粒子径0.56mm-D50の顆粒化造粒を生成した。 As shown in FIG. 3, the cumulative undersieve particle size distribution of the granular granules produced was larger than the powder particle size, with a particle size of approximately 0.1 mm to 1.2 mm (approximately 85% by mass undersieve) and an average particle size of 0.56 mm-D 50 .
[実施例1と実施例2との比較評価:投入量が多いとせん断熱が高くなる]
同じ投入物と配合比率と攪拌羽根回転数で、運転開始~樹脂温度MAXまでの処理(攪拌翼せん断熱のみの直接加熱処理)時間は、実施例1が1時間54分、実施例2が45分。試験22の投入量より1.33倍多い実施例2の方が、実施例1に対し69分(61%)短縮した事から、投入量が多いとせん断熱が高くなる。
[Comparative evaluation of Example 1 and Example 2: Higher input amount leads to higher shear heat]
With the same input materials, blending ratio, and agitator blade rotation speed, the processing time from the start of operation to the maximum resin temperature (direct heating processing using only agitator blade shear heat) was 1 hour 54 minutes for Example 1 and 45 minutes for Example 2. Example 2, which had 1.33 times the input amount of Test 22, was 69 minutes (61%) shorter than Example 1, which means that the shear heat increases when the input amount is large.
[実施例2と、実施例4,5との比較評価:加水と有機汚泥増量による溶融付着防止効果]
実施例2と実施例4の造粒後の、ミキサー内と攪拌翼の溶融付着の状態から、有機汚泥の増量による溶融付着防止に寄与することを実証した。また、実施例2と実施例5の造粒後の、ミキサー内と攪拌翼の溶融付着の状態から、加水による付着物の剥離効果を実証した。
[Comparative evaluation of Example 2 with Examples 4 and 5: Effect of adding water and increasing the amount of organic sludge to prevent melting and adhesion]
The contribution to preventing melting and adhesion due to an increase in the amount of organic sludge was demonstrated from the state of melting and adhesion inside the mixer and on the agitator blades after granulation in Examples 2 and 4. Furthermore, the effect of adding water to remove adhered matter was demonstrated from the state of melting and adhesion inside the mixer and on the agitator blades after granulation in Examples 2 and 5.
本発明の方法により製造された固形燃料は、重油や石炭に代わる燃料として用いることができるから、容器包装リサイクル法やプラスチック資源循環戦略に準ずるだけでなく、エネルギー基本計画や固定価格買取制度にも準じ、産業上有用である。 The solid fuel produced by the method of the present invention can be used as an alternative fuel to heavy oil and coal, and is therefore industrially useful, complying not only with the Containers and Packaging Recycling Law and the Plastic Resource Recycling Strategy, but also with the Basic Energy Plan and the Feed-in Tariff Scheme.
1 高速回転式ミキサー
2 容器
3 投入口
4 排気口
5 加水ノズル
6 エアパージノズル
7 攪拌翼
8 排出弁
9 樹脂温度センサー
10 排気温度センサー
REFERENCE SIGNS LIST 1 High-speed rotary mixer 2 Container 3 Feeding port 4 Exhaust port 5 Water addition nozzle 6 Air purge nozzle 7 Mixing blade 8 Discharge valve 9 Resin temperature sensor 10 Exhaust temperature sensor
Claims (11)
前記付着防止材が、バイオマス粉粒体、前記固形燃料、並びに、前記造粒時の廃プラスチック及び付着防止材の最高温度よりも引火点の高い油から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする固形燃料の製造方法。 A method for producing solid fuel, comprising the steps of: stirring waste plastics and anti-adhesion material in a high-speed rotary mixer; heating the waste plastics and anti-adhesion material to a temperature of over 180°C by shear heat generated by stirring blades; and granulating the waste plastics and anti-adhesion material while dechlorinating and semi-carbonizing the waste plastics;
A method for producing solid fuel, characterized in that the anti-adhesion material is at least one selected from biomass powder, the solid fuel, and oil having a flash point higher than the maximum temperature of the waste plastic and anti-adhesion material during granulation.
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001114929A (en) * | 1999-10-15 | 2001-04-24 | Kawasaki Steel Corp | How to process plastic mixtures |
| JP2001341131A (en) * | 2000-06-02 | 2001-12-11 | Nkk Corp | Pretreatment of waste plastic |
| JP2002309034A (en) * | 2001-04-16 | 2002-10-23 | Toshiba Corp | Waste plastic dechlorination treatment system and operating method thereof |
| JP2004002855A (en) * | 1995-10-16 | 2004-01-08 | Jfe Steel Kk | Method of processing synthetic resin into furnace fuel and method of injecting fuel into furnace |
| WO2010030038A1 (en) * | 2008-09-12 | 2010-03-18 | Jfeスチール株式会社 | Method for producing pulverized waste plastic and solid fuel or mineral reduction material |
| JP2016112862A (en) * | 2014-12-18 | 2016-06-23 | 株式会社Ihi環境エンジニアリング | Powdering method and device of waste plastic and production method of powder plastic fuel |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004002855A (en) * | 1995-10-16 | 2004-01-08 | Jfe Steel Kk | Method of processing synthetic resin into furnace fuel and method of injecting fuel into furnace |
| JP2001114929A (en) * | 1999-10-15 | 2001-04-24 | Kawasaki Steel Corp | How to process plastic mixtures |
| JP2001341131A (en) * | 2000-06-02 | 2001-12-11 | Nkk Corp | Pretreatment of waste plastic |
| JP2002309034A (en) * | 2001-04-16 | 2002-10-23 | Toshiba Corp | Waste plastic dechlorination treatment system and operating method thereof |
| WO2010030038A1 (en) * | 2008-09-12 | 2010-03-18 | Jfeスチール株式会社 | Method for producing pulverized waste plastic and solid fuel or mineral reduction material |
| JP2016112862A (en) * | 2014-12-18 | 2016-06-23 | 株式会社Ihi環境エンジニアリング | Powdering method and device of waste plastic and production method of powder plastic fuel |
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