(57)【要約】【課題】  水分を含む生ゴミのリサイクル利用につながり、カロリーが高くて取扱いやすい固形燃料、固形燃料の製造方法、および粉粒燃料が求められている。【解決手段】  固形燃料１は、生ゴミ２Ｂを含む廃棄物を熱油で揚げて得た揚物１Ａからなる構成にしてある。固形燃料１は、生ゴミ２Ｂを含む廃棄物を所定の分量に分取する分取工程と、分取された廃棄物を熱油で揚げて固形燃料である揚物を得る揚げ工程とを含む方法により製造される。製造の際に用いる熱油として、所定温度に加熱された工業廃油を採用することができる。また、固形燃料１における揚物１Ａを粉砕して得た粉粒物を粉粒燃料として用いることができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生ゴミを含む廃棄物を熱油で揚げて得た揚物からなることを特徴とする固形燃料。
【請求項２】
熱油が、所定温度に加熱された工業廃油である請求項１に記載の固形燃料。
【請求項３】
生ゴミを含む廃棄物を所定の分量に分取する分取工程と、前記分取された廃棄物を熱油で揚げて固形燃料である揚物を得る揚げ工程とを含んでいることを特徴とする固形燃料の製造方法。
【請求項４】
熱油が、所定温度に加熱された工業廃油である請求項３に記載の固形燃料の製造方法。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の揚物を粉砕して得た粉粒物からなることを特徴とする粉粒燃料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生ゴミを含む廃棄物を原料として製造される固形燃料、固形燃料の製造方法、および粉粒燃料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のリサイクル法施行により一般廃棄物のリサイクル利用が義務づけられているが、近い将来には全ての廃棄物のリサイクル利用の必要性が生じることで、１００％リサイクルできる技術の開発が急務とされている。ところで、生ゴミに含まれる高カロリーの可燃物はゴミ固形燃料（ＲＤＦ）として火力発電用燃料に利用されている。また、水分を多く含む低カロリーの生ゴミ（食品残渣や畜鶏糞を含む）は大部分が直接焼却処分され、食品残渣は海洋投棄処分されているが、これらの一部についてはバイオマス発酵によるメタンガスへの再利用技術が進んでいる。尚、前記した生ゴミは直接焼却の際に公害源であるダイオキシンの発生を防止する観点から高温燃焼されるため、追焚燃料を多量に使用する必要があった。これが大気汚染につながる二酸化炭素を多く発生させる一因となっている。一方で、現状の技術開発の多くは飼料、堆肥への利用として進められているが、需要と供給のバランスが崩れてこれらの製品がだぶつき、利用者に購入されないことが予測される。
【０００３】
日本国内において、一般廃棄物は年間約５０００万トン、産業廃棄物は年間約４億トンが発生している。特に水分を多く含み低カロリーである生ゴミ可燃物のリサイクル利用は難しいため、かかる生ゴミをリサイクル商品化することがリサイクル利用率の数値に大きな影響を与えるものと考える。一方で、各種工業用潤滑油（自動車用含む）の一部は再利用されているが、大半はボイラーの補助燃料として利用されている。これらの潤滑油は現在では社会の構造変化により燃料としての利用度が減少し、廃油余り現象が発生している。
【０００４】
他方で、泥炭の乾燥物と生ゴミなどの有機廃棄物の乾燥物とを混合し、これらの混合物を成型機でペレット状に成形して得られる固形燃料が下記の特許文献１に開示されている。かかる固形燃料は、泥炭の利用率を高めるとともに、泥炭の持つ特性を利用して有機廃棄物を燃料として再利用化しようとするものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−８０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記文献開示の固形燃料は、泥炭に含まれる植物性繊維をバインダとして定形性を高めるように工夫されているが、あくまでも２種類の乾燥物が常温下で圧縮成型されているだけなので、製品にひび割れ、欠け、崩壊を生じやすく、それに伴って生じる粉塵の処理に手間とコストがかかるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、水分を含む生ゴミのリサイクル利用につながり、カロリーが高くて取扱いやすい固形燃料、固形燃料の製造方法、および粉粒燃料の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る固形燃料は、生ゴミを含む廃棄物を熱油で揚げて得た揚物からなる構成にしてある。
【０００９】
また、前記構成における熱油として、所定温度に加熱された工業廃油を採用したものである。
【００１０】
そして、本発明に係る固形燃料の製造方法は、生ゴミを含む廃棄物を所定の分量に分取する分取工程と、前記分取された廃棄物を熱油で揚げて固形燃料である揚物を得る揚げ工程とを含んでいるものである。
【００１１】
更に、前記製造方法における熱油として、所定温度に加熱された工業廃油を採用したものである。
【００１２】
また、本発明に係る粉粒燃料は、上述した固形燃料における揚物を粉砕して得た粉粒物からなるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る固形燃料によれば、水分を含む廃棄物がカラ揚げされるため、水分を除去して油分を含ませることができる。従って、この固形燃料は燃えやすく燃焼時のカロリーが高い。また、この固形燃料は高カロリーの油分を含んでいることに加えて水分蒸発時に生じた空洞を有していることから、燃焼効率が高い。そのうえ、生ゴミ中の植物性繊維、炭水化物、タンパク質がカラ揚げの際にいわゆる「ツナギ」の役目をして固まるので、固形燃料は一定以上の剛性を有するうえ、ひび割れ、欠け、崩壊がなく油を含んでいることも起因して、粉塵を発生しないので取扱いやすい。
【００１４】
また、本発明に係る固形燃料の製造方法で採用される分取工程および揚げ工程は、いずれも構成および操作が簡単であるので、設備の建設コストと日常運転のランニングコストが安価で済み、容易に実現することができる。
【００１５】
そして、熱油として所定温度に加熱された工業廃油を採用した場合は、油温を２００℃程度の高温まで上昇させることができる。かかる高温の熱油で生ゴミを含む低カロリーの廃棄物をカラ揚げすることにより、短時間で生ゴミ中の水分を蒸発除去して乾燥させることができる。同時に、高カロリーの油分を含むゴミ固形燃料が得られる。加えて、工業廃油は粘度が高く、一度温まると温度が低下しにくいので、追い焚きに必要な加熱源が少なくて済む。従って、ランニングコストを安く抑えることができる。
【００１６】
また、固形燃料における揚物を粉砕して得られる粉粒燃料は、ボイラーなどの燃焼室で空気または酸素ガスとともに噴射して燃焼させる流動燃焼に、高い燃焼効率で使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の最良の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。ここに、図１は本発明の一実施形態に係る固形燃料を示す外観図である。
図において、この実施形態に係る固形燃料１は、生ゴミ２Ｂを含む廃棄物２を、加熱された油で揚げて得られた揚物１Ａである。揚物１Ａは、吸収した油分が滴下して周囲を汚さないよう、製造後に暫く放置されて十分な油切りがなされる。
図２および図３に固形燃料１を製造する製造装置Ｓを示す。この製造装置Ｓは、後に詳述する、押出機３と、分取機４と、油揚げ機５と、油切り機６とを備えている。押出機３の工程上流側には、生ゴミ２Ｂが大部分を占める廃棄物２の集積容器（図示省略）と、廃棄物２を破砕・撹拌し石灰を混合可能なミキサー（図示省略）が配備されている。
【００１８】
上記の押出機３は、前記したミキサーの出口側と連結されたシリンダ１２を有する円筒ケース１０と、シリンダ１２内に配備されたスクリュー１１とからなっている。スクリュー１１は図外のモータと駆動連結されており、シリンダ１２内で回転して廃棄物２を圧搾しながらスクリュー軸心方向に搬送するようになっている。分取機４は、押出機３の円筒ケース１０の先端に設けられてシリンダ１２内と連通する送出口１４を有するノズル１３と、ノズル１３の送出口１４を開閉するように上下駆動（矢印１６方向）する分断刃１５とからなっている。
【００１９】
また、油揚げ機５は、油１８を貯留した油槽１７と、油槽１７内の底面近傍に張り巡らされて油１８を例えば２００℃程度に加熱するヒータ２５と、油槽１７内の一端側（図２において左端側）に配備されたローラ２０と他端側（図２において右端側）に配備された駆動ローラ２１の間に無端状に架け渡されてベルト上面が一端側から他端側（矢印２８方向）へ走行するステンレス製のメッシュベルト１９と、メッシュベルト１９の上方で、油槽１７内の一端側のローラ２３と他端側の駆動ローラ２４の間に無端状に架け渡されてベルト下面が一端側から他端側（矢印２９方向）へ走行するステンレス製のメッシュベルト２２とからなっている。油槽１７の他端側の底面には、油抜き出しのためのバルブ２７付きの抜出管２６が垂設されている。ヒータ２５は水密性の保護管とこの保護管に内装された電気ヒータとで構成され、図示せぬ制御装置により温度制御されるようになっている。
【００２０】
油槽１７内の他端側には油切り機６が配備されている。油切り機６は、一側面が開口したステンレスメッシュ製の受カゴ３０と、受カゴ３０を上下移動可能に支持する支持杆３１と、受カゴ３０および支持杆３１を上下昇降（矢印３２方向）させるカゴ昇降駆動装置（図示省略）と、受カゴ３０および支持杆３１を水平方向（矢印３３方向）に回転させるカゴ回転駆動装置（図示省略）と、支持杆３１に対し受カゴ３０を上下方向（矢印３４方向）に揺動させるカゴ傾斜駆動装置（図示省略）とからなっている。油切り機６の側方には受皿３５が設置されている。
【００２１】
前述した構成の製造装置Ｓを用いて固形燃料１を製造する方法を説明する。生ゴミ、食品残渣、畜鶏糞といった生の廃棄物２を収集して集積容器に集積し、固形燃料用の原料とする。生ゴミや食品残渣は食品工場、宿泊施設、飲食店などから生じたものである。生ゴミは牛豚鶏魚の肉骨片を含む残飯などである。食品残渣は野菜クズ、おから、焼酎絞り粕などである。また、畜鶏糞は牧場、養豚場、養鶏場などから排出された家畜の糞である。これら生ゴミ、食品残渣、畜鶏糞の構成比率は特に限定されず、製造装置Ｓが設置される立地条件下でそれぞれが収集される割合による。但し、でき上がった固形燃料１に一定以上の定形性を持たせるため、カラ揚げ時のツナギとなる、植物性繊維、炭水化物、タンパク質を多く含む生ゴミと畜鶏糞を十分に添加しておくことが好ましい。
【００２２】
そこで、図４に示すように、ミキサーで廃棄物２を撹拌して細かく破砕する（破砕工程Ｐ１）。このように破砕混合することにより、固形燃料１のカロリー分布を均一化することができる。このとき、ミキサー中の廃棄物２に適量の石灰を添加して混合する（石灰混合工程Ｐ２）。石灰の添加量は特に限定されないが、後の分取工程Ｐ４で分取された廃棄物２の形が保持される量であればよい。このように石灰を添加することにより、廃棄物２が固形化されやすくなるうえ、固形燃料１を燃やしたときに生じる硫黄酸化物や塩素化合物などの有害物質を中和して除去することができる。
【００２３】
上記のミキサーで混合された廃棄物２は、圧搾工程Ｐ３で押出機３に供給される。廃棄物２はスクリュー１１によりシリンダ１２内を搬送されながら圧搾され、廃棄物２から搾り出された水分が円筒ケース１０の途中から抜き取られる。水分を搾り取られた廃棄物２は、分取機４による分取工程Ｐ４において、ノズル１３の送出口１４から搾り出され、送出口１４の上方に位置する分断刃１５の下降動作（矢印１６方向）により切断され所定分量の分取片２Ａとして分取される。分取片２Ａは矩形ペレット状に形成されており、その分量は後の揚げ工程Ｐ５で油１８中を搬送される間に、片内部を含めて分取片２Ａ全体に揚げが行き渡るような所定量に設定されている。
【００２４】
このように分取された分取片２Ａは、揚げ工程Ｐ５において、油槽１７の一端側のメッシュベルト１９上に落下し他端側に向けて搬送される。油槽１７に貯留された油１８は、例えばエンジンオイル、機械切削油などの工業廃油を用いてある。これらの工業廃油は引火点が２５０℃以上と高い。従って、油１８はヒータ２５により２００℃といった高い温度に加熱されても支障を生じない。かかる高温の油１８により、分取片２Ａから素早く水分を蒸発させて分取片２Ａを確実にカラ揚げすることができる。かかる機能を呈する油１８の温度が、本発明における熱油の所定温度であり、例えば１５０〜２１０℃である。油１８の温度が２１０℃を超えると、分取片２Ａを油１８に投入したときに分取片２Ａ中の水分が水蒸気爆発様に激しく突沸して危険を伴うおそれがある。油１８の温度が１５０℃を下回ると水分の蒸発度合いが少なくなり、分取片２Ａ内に水分が残存して固形燃料１のカロリー低下を引き起こす。
【００２５】
ところで、ほとんどの分取片２Ａはメッシュベルト１９上に乗ったまま搬送される。しかしながら、分取片２Ａに含まれる水分が多いと、油１８の熱により気化した水蒸気量が多くなるため、搬送途中で分取片２Ａが浮き上がろうとする。しかしながら、分取片２Ａの浮き上がりはメッシュベルト２２の下面で阻止され、分取片２Ａはその全体が最後まで油１８中に浸漬された状態で搬送される。すなわち、このような場合も熱が分取片２Ａの内部まで十分に行き渡って、水分を含まない揚物１Ａを確実に揚げることができる。
【００２６】
油槽１７の他端側に搬送された揚物１Ａの多くは油切り機６の受カゴ３０上に落下する。そこで、油切り工程Ｐ６において、受カゴ３０および支持杆３１が定期的に上昇（矢印３２の上向き方向）し、受カゴ３０が油１８の油面の上方から出た位置で停止する。これにより、揚物１Ａにしみ込んでいた油が滴下して油槽１７に戻される。一方、揚物１Ａが油槽１７の他端側で油１８の油面に浮き上がることがあるが、かかる場合、受カゴ３０は上昇するときに油１８上に浮いている揚物１Ａを掬い上げて油切りする。このように油切りされた揚物１Ａが固形燃料１となる。
その後、上昇する受カゴ３０は受皿３５を超えた位置で停止し、受カゴ３０および支持杆３１が水平方向（矢印３３方向）に回転し、受カゴ３０が受皿３５の上方にかざされた位置で停止する。そして、受カゴ３０は側面開口が下となるように上下（矢印３４方向）に傾斜揺動する。これにより、受カゴ３０の固形燃料１，１，１，・・・が受皿３５上に転落する。固形燃料１，１，１，・・・は受皿３５上に静置されて、通常の保存状態でも油１８が滴り落ちない程度まで更に油切りされる。
【００２７】
毎日何十万トンと発生する低カロリーの生ゴミ可燃物は腐敗が早く悪臭がひどいために長期間の貯蔵ができないので、短時間で早くリサイクル処理できる技術が必要とされている。しかしながら、現在のところ有効な処理技術は確立されていない。そのため、短時間で早く安全に簡単な設備機械でランニングコストが安く公害発生量の少ない新しい処理技術が望まれている。
【００２８】
そこで、本実施形態によれば、高温の油１８で生ゴミ２Ｂを含む低カロリーの廃棄物２をカラ揚げしたことにより、短時間で生ゴミ２Ｂ中の水分を蒸発除去して乾燥させることができる。同時に、高カロリーの油分を含むゴミ固形燃料が得られる。尚、油１８として工業廃油を利用したことにより、油温を２００℃程度の高温に上昇させることができ、水分の迅速除去に寄与する。
すなわち、固形燃料１は高温でカラ揚げされたため、水分を含まないどころか油分を多量に含むので、燃えやすく燃焼時のカロリーが高い。因みに、水分が完全に除去されていない従来の固形燃料は燃えにくく燃焼時のカロリーも低くなる。また、固形燃料１は、前記したように高カロリーの油分を多量に含んでいることに加え、カラ揚げ時の水分蒸発により生じた空洞を無数に有していることから燃焼効率が高い。この固形燃料１は炭化させなくてよい。
【００２９】
そのうえ、集積された生ゴミ、食品残渣、畜鶏糞は十分に混合されているので、ペレット化された固形燃料１のカロリー分布をペレット全体にわたって均一化することができる。これにより、カロリーの偏りによる消費者側の扱いにくさが解消される。
そして、工業廃油からなる油１８は粘度が高く、一度温まると温度が低下しにくいので、油１８の追い焚きに必要なエネルギーが少なくて済む。従って、ランニングコストを安く抑えることができる。
【００３０】
一方、港湾整備された立地条件のよい地域があれば、その地域一ヶ所に全国の生ゴミ含有廃棄物を集積するとよい。更に、その地域に油揚げ機と発電設備を建設し、その地域で固形燃料の製造とその固形燃料を用いた発電をするようにすれば、再処理される生ゴミが不足して発電休止に至るといったことがなく、大型設備となることからランニングコストが安くなり、コストダウンを図ることができる。発電設備での燃焼により生じた焼却灰はセメント補助製品として利用される。
【００３１】
他方で、上記のように製造された固形燃料１を粉砕機で適当な粒径に粉砕すると粉粒物が得られる。この粉粒物は粉粒燃料として利用される。利用に際しては、噴射装置を用いて粉粒燃料を空気または酸素ガスとともに噴射する。これにより、例えばボイラーなどの燃焼室に噴射して燃焼させる流動燃焼として使用できる。上述した固形燃料と比べると、この粉粒燃料の方が燃焼効率は高い。
【実施例】
【００３２】
ここで、本発明の一実施例を示すが、この実施例も本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。まず、容量２５Ｌの鉄製鍋容器に自動車エンジンオイル廃油（工業廃油の例、発熱量４２．０ＭＪ／Ｌ）１５Ｌを入れ、ガスバーナで１８０℃に加熱して熱油とする。焼酎搾り粕（含水率３０ｗｔ％）３ｋｇから約１０〜２０ｇずつ千切って分取した分取片を、前記の熱油中に投入し１０分間カラ揚げして含水率がほぼ０ｗｔ％の揚物を得た。得られた揚物を十分に油切りして固形燃料とした。このようにして得られた固形燃料に点火したところ、瞬時に着火して勢いよく燃え、安定した燃焼が継続した。参考までに、石炭の発熱量は２８．９ＭＪ／ｋｇである。
【００３３】
尚、上記の実施形態では、製造装置Ｓにより固形燃料１を製造したが、本発明の固形燃料およびその製造方法はそれに限定されるものでなく、例えば廃棄物の分取片を耐熱性のザル容器やカゴ容器に入れたまま、熱油でカラ揚げしてもよい。
また、油１８の加熱は電気ヒータに限らず、スチームヒータ、ガスヒータなどを使用することができる。あるいは鋼鉄製の油槽１７の底から直火で加熱することも可能である。そして、加熱方式は直接加熱式、間接加熱式を問わない。
また、廃棄物を揚げる油としては、エンジンオイル、切削油などの工業廃油が高引火点の点で好ましいが、本発明はそれに限るものでなく、例えば植物性の廃油であっても適用可能である。
そして、分取される廃棄物の形状は特に限定されず、上記の矩形ペレット状以外に、例えば円形ペレット状、球状、棒状、その他の形状を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る固形燃料を示す外観図である。
【図２】前記固形燃料の製造装置の要部を側面から見た概略構成図である。
【図３】前記製造装置の押出機および分取機の要部を示す正断面図である。
【図４】前記固形燃料の製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    固形燃料
１Ａ  揚物
２    廃棄物
２Ａ  分取片
２Ｂ  生ゴミ
４    分取機
５    油揚げ機
１３  ノズル
１４  送出口
１５  分断刃
１７  油槽
１８  油（熱油）
２５  ヒータ
Ｐ４  分取工程
Ｐ５  揚げ工程
Ｓ    製造装置
【図１】
2004244640.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004244640.tif 000006