(57)【要約】【課題】可燃性廃棄物の固形燃料化方法は、可燃性廃棄物を破砕、乾燥、選別、圧縮成形の各工程を経て製造されるが、加熱乾燥では十分な乾燥ができず、また、可燃性廃棄物中の塩分が設備に対して塩害をもたらす問題点があり、これらの問題点を改善することが課題となっていた。【解決手段】集約した廃棄物を、破砕し、塩分除去の目的で水洗し、乾燥、不燃物の選別、圧縮成形、そして最終乾燥を真空凍結乾燥方法で行い、固形燃料化する。【選択図】　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性廃棄物を集約する工程、破砕する１次破砕工程、低水分化の加熱乾燥工程、金属類及び不燃異物を除去する選別工程、再度破砕する２次破砕工程、圧縮成形工程より成る可燃性廃棄物の固形燃料化設備において、圧縮成形工程後に真空凍結乾燥工程を増設する可燃性廃棄物の固形燃料化方法。
【請求項２】
可燃性廃棄物を集約する工程、破砕する１次破砕工程、低水分化の加熱乾燥工程、金属類及び不燃異物を除去する選別工程、再度破砕する２次破砕工程、圧縮成形工程より成る可燃性廃棄物の固形燃料化設備において、加熱乾燥工程以前に水洗工程或いは水洗・脱水工程を設け、圧縮成形工程後に真空凍結乾燥工程を増設する可燃性廃棄物の固形燃料化方法。
【請求項３】
圧縮成形工程を省き、真空凍結乾燥工程においてと可燃性廃棄物を乾燥させ、粉体燃料或いは袋詰め燃料とする請求項１乃至２の可燃性廃棄物の固形燃料化方法。
【請求項４】
加熱乾燥工程を省き、乾燥工程を真空凍結乾燥工程とする請求項１乃至３の可燃性廃棄物の固形燃料化方法。
【請求項５】
少なくとも真空凍結乾燥設備の電力を、通常電力、夜間電力、深夜電力を利用する請求項１乃至４の可燃性廃棄物の固形燃料化方法。
【請求項６】
乾燥工程を、真空凍結乾燥方式、マイクロ波乾燥方式、超音波乾燥方式、或いは他の乾燥方式の単独或いは組み合わせとする、請求項１乃至５の可燃性廃棄物の固形燃料化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、様々な廃棄物の中で、可燃性廃棄物の利用方法として、可燃性廃棄物を固形燃料にする方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、廃棄物は、家庭から出る生ゴミ等の一般廃棄物と、産業廃棄物に大きく分類されるが、これらの処理方法として焼却処分されることが殆どである。以前は、家庭ゴミは小型焼却炉で焼却可能であったが、ダイオキシンが発生する問題から小型焼却炉での焼却処分は禁止となり、集約されて大型ゴミ焼却炉で焼却処分されている。また、産業廃棄物も選別されて、家庭ゴミと同時に大型ゴミ焼却炉で焼却処分されている。
一方、従来は、可燃性廃棄物は焼却処分するのみであったが、近年はエコロジーの観点から、可燃性廃棄物を再利用することが見直されている。つまり、可燃性廃棄物の肥料化や燃料化、更にその他の利用方法の研究が始まり、次々と実用化されて来ている。一例を示すと、生ゴミを発酵させて有機肥料にしたり、可燃性廃棄物に含有する油脂類を抜き出して燃料にする研究もある。また、可燃性廃棄物から有効成分を抽出して新たな製品を開発する研究も盛んになって来ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、廃棄物を再利用する方法として、可燃性廃棄物を固形燃料化する手段に関するものであるが、近年になって開発された可燃性廃棄物の固形燃料化方法の一例を示すと図１のような流れになっている。
家庭から出る廃棄物は、塵収集車が回収して焼却場に集約し、産業廃棄物中の可燃性廃棄物は、廃棄物業者が焼却場に集約する。
一般的な焼却場での工程は次の工程順で処理される。
集約工程（１）から１次破砕工程（２）に進み、廃棄物を破砕する。次に、破砕された廃棄物は、加熱乾燥工程（３）に進む。廃棄物は含水率が高いので乾燥させる必要がある。この加熱乾燥工程（３）において、水分が数％から１０％程度に乾燥すると、次の選別工程（４）に進む。この選別工程（４）は、廃棄物に混入する不燃性の金属類や不燃物類を除去する工程である。
次に、２次破砕工程（５）において可燃性廃棄物を再度破砕して細かくする。そして圧縮成形工程（６）に進み、指定サイズのペレットとして成形される。この圧縮成形では、ゴミが完全に乾燥していると粘着性が弱くて成形が困難であるので、適度の水分を残す必要がある。このため、成形された固形燃料は完全には乾燥していない。
以上が、一般的な可燃性廃棄物の固形燃料化方法の流れであるが、実際、このシステムを稼動させると様々な問題点が浮き彫りになった。
問題点の１つは、固形燃料が十分に乾燥されないので、燃焼力が弱いために炉内温度を下げてしまうという点であり、これは固形燃料としては致命的な欠点である。
そして、重要な点は、家庭から出る廃棄物には食材の食塩（天然塩を含む）が多く含まれるので、焼却装置が塩害を受ける点である。周知のことではあるが、塩分は鉄を腐食させる特徴がある。焼却設備で使用される金属は、主として鉄材であるので、廃棄物中の塩分濃度は焼却設備の腐食を起こす重要な問題となる。このように、可燃性廃棄物の固形化において、水分と塩分を軽減することは、この設備において最重要課題となっている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
加熱乾燥方式は最も一般化しているが、水分が多い廃棄物を乾燥させるためには多くの熱量を必要とする。このため、化石燃料を大量消費すると燃料費の高騰が問題となっている。更に、日本においても、京都議定書の批准に伴って二酸化炭素の排出量の削減が急務であることからも、化石燃料の大量消費は再考を要する課題でもある。
そこで、本発明では、固形燃料を完全に乾燥させるために、圧縮成形工程後に真空凍結乾燥工程等の乾燥工程を新たに設ける。
また、塩分を除去する目的で廃棄物を水洗し、その後に加熱乾燥工程に送るが、この加熱乾燥工程は真空乾燥方式或いは他の乾燥方式でもよい。他の乾燥方式として、マイクロ波を照射して乾燥させる方式や、超音波を照射して乾燥させる方式等がある。
しかし、廃棄物の中で多くを占める生ゴミの場合は、重量比でほとんどが水分であることから、乾燥させるためには多大なエネルギーを必要とする。従来は、水分を加熱乾燥（温風乾燥）させていたが、これには多大な化石燃料を使用していたので、この費用が多額となって設備維持が困難になっていた。こうして、乾燥効率を考えると、脱水工程を追加する方法も賢明である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図２で説明する。
本図は、２次乾燥工程を凍結乾燥工程とするフロー図である。
廃棄物は、まず、集約工程（１）から１次破砕工程（２）に進み、ここで大きく破砕される。次に、加熱乾燥工程（３）に進むが、この加熱乾燥方式は真空凍結乾燥方式や他の方式でもよい。
廃棄物は、次の選別工程（４）に進む。選別工程（４）では、廃棄物に混入する不純物の金属類や不燃物類を除去する。
次に、２次破砕工程（５）に進み、圧縮成形が可能な大きさに可燃性廃棄物を細かく破砕する。
そして圧縮成形工程（６）に進み、可燃性廃棄物を圧縮してペレット状に成形する。成形されたペレット状の可燃性廃棄物には、数％から１０％程度の水分が含有されるので、真空凍結乾燥工程（７）において乾燥させ、完全乾燥された固形燃料として取り出す。
ここで、真空凍結乾燥工程（７）の代替として、マイクロ波乾燥方式や超音波乾燥方式、或いはこれらの組み合わせ方式でもよい。
また、１次破砕工程（２）の後に、廃棄物に含まれる塩分を除去するために水洗工程を新たに設けると、塩分による設備の塩害を解決することができる。
【０００６】
【実施例】
図２において説明する
本図は、本発明の第１実施例を示す。
圧縮成形工程（６）までは従来の方式と同様であるが、圧縮成形工程（６）から出た成形されたペレット状の可燃性廃棄物を、真空凍結乾燥工程（７）で完全に乾燥させる。
ここで、圧縮成形工程（６）では、破砕された可燃性廃棄物を高圧力で押し出して成形するが、成形には適度の水分が必要であるので完全には乾燥させていないので、乾燥工程が必要になる。
また、加熱乾燥工程（３）を真空凍結乾燥工程（７）としてもよい。
【０００７】
図３において説明する。
本図は、本発明の第２実施例を示す。
本実施例は、廃棄物中の塩分を水洗する水洗工程（８）を設けて塩分を除去し、圧縮成形後に凍真空凍結乾燥工程（７）において完全乾燥を行う。
１次破砕工程（２）と加熱乾燥工程（３）の間に、廃棄物に含有する塩分（食塩、天然塩を含む）を洗浄するために水洗工程（８）を設ける。これは、廃棄物中の塩分による設備の塩害を防止するためである。但し、水洗工程（８）は、１次破砕工程（２）の前でもよい。
そして、圧縮成形工程（６）の後に真空凍結乾燥工程（７）を設ける。
また、加熱乾燥工程（３）を真空凍結乾燥工程（７）としてもよい。
【０００８】
図４において説明する。
本図は、本発明の第３実施例を示す。
本実施例は、廃棄物を水洗する水洗工程（８）と脱水工程（９）を設け、最終乾燥を真空凍結乾燥工程（７）で行う。
１次破砕工程（２）と加熱乾燥工程（３）の間に、廃棄物に含有する食分（食塩、天然塩を含む）を洗浄するために水洗工程（８）を設け、更に廃棄物の水切りのために脱水工程（９）を設ける。この脱水工程（９）は、次の加熱乾燥工程（３）の負荷を軽減するための工程である。
そして、圧縮成形工程（６）後に乾燥を真空凍結乾燥工程（７）で行う。
また、加熱乾燥工程（３）を真空凍結乾燥工程（７）としてもよい。
【０００９】
図５において説明する。
本図は、本発明の第４実施例を示す。
本実施例は、第３実施例にある水洗工程（８）と脱水工程（９）を一括して行う水洗・脱水機構（１０）である。
水洗・脱水機構（１０）の投入口（１１）から、廃棄物（１２）が投入されると、細孔（１３）を設けた脱水胴（１４）がモータ（１５）で回転駆動され、その遠心力で廃棄物（１２）は脱水胴（１４）の内壁に圧着されながら回転する。脱水胴（１４）の中心軸には固定式スクリューコンベヤ（１６）が設けられ、給水口（１７）から給水された洗浄水（１８）は噴射ノズル（１９）から高圧噴射されると廃棄物（１２）に当たり、塩分を含んだ洗浄汚水（２０）は細孔（１３）から抜ける。脱水胴（１４）の内壁に圧着されて回転する廃棄物（１２）は、洗浄水（１８）で塩分を水洗されると同時に脱水され、固定式スクリューコンベヤ（１６）のスクリュー（２１）が廃棄物（１２）を洗浄・脱水しながら下流に送る。固定式スクリューコンベヤ（１６）の最下流に設けたスクレーパ（２２）が脱水胴（１４）の内壁に圧着する洗浄・脱水済み廃棄物（２３）を掻き落とし、洗浄・脱水済み廃棄物（２３）は取出口（２４）から搬出される。また、洗浄汚水（２０）は洗浄汚水排水口（２５）から排水する。
また、加熱乾燥工程（３）を真空凍結乾燥工程（７）としてもよい。
【００１０】
図６において説明する。
本図は、本発明の第５実施例を示す。
本実施例は、第１実施例乃至第４実施例における圧縮成形工程（６）を省き、真空凍結乾燥工程（７）へ進み、そして袋詰工程（２６）に至る方法である。
圧縮成形工程（６）を通過した可燃性廃棄物は団塊となっているので、真空凍結乾燥工程（７）における乾燥は圧縮成形しない状態より乾燥し難い。そこで、乾燥度を上げるために、圧縮成形せずに真空凍結乾燥工程（７）において最終乾燥させる。図６には脱水工程（９）を設けたが、省略することも可能である。
完全乾燥後の可燃性廃棄物は、固形燃料状態ではなく粉体となっているので、搬送や使用の利便性から袋詰工程（２６）において袋詰めする。
【００１１】
図７において説明する。
本図は、第５実施例の袋詰めの固形燃料を示す図である。
袋（２７）の中に乾燥した粉体状乾燥可燃性廃棄物（２８）を封入する。
しかし、粉体状乾燥可燃性廃棄物（２８）を袋詰めに限定することなく粉体燃料として利用してもよい。
【００１２】
真空凍結乾燥工程（７）において十分に最終乾燥を行う場合には、第１実施例乃至第５実施例における加熱乾燥工程（３）を省略することもできる。
【００１３】
本発明の第６実施例として、真空凍結乾燥の電力を通常電力に加え、夜間電力や深夜電力を使用する。
【００１４】
本発明の第７実施例を説明する。
本実施例は、各乾燥工程を、真空凍結乾燥方式、マイクロ波乾燥方式、超音波乾燥方式、そして他の乾燥方式、更に加熱乾燥方式の単独或いは、その組み合わせ方式による乾燥方法とする。
マイクロ波乾燥とは、廃棄物にマイクロ波を照射すると、廃棄物中の水分が加熱させて蒸発することで乾燥させる方式であり、弱いマイクロ波であれば、乾燥まで進まないが加熱効果を発し、電子レンジの応用されている。
超音波乾燥とは、廃棄物に非接触で超音波を照射すると、空気分子が強力に振動することから廃棄物中の水分子を叩き出すことで乾燥させる方式である。また、超音波を接触照射すると、直接に水分子を振動させるので、廃棄物中の水分を抜くことができる。この原理は、加湿器に応用されている。
その他の乾燥方式として、熱風乾燥、温風乾燥、冷風乾燥、通風乾燥、遠赤外線、泡沫乾燥、除湿乾燥等々の各方式があり、これらの各方式を単独、或いは組み合わせて利用することができる。
以上、列記した乾燥方式以外の乾燥方式をも採用することもできる。こうして、圧縮成形工程後の未完乾燥状態の固形燃料を、各方式で完全或いは略完全に乾燥させることで、燃焼効率の高い固形燃料を提供することができる。
また、各乾燥方式を最終乾燥工程のみならず、加熱乾燥工程の代替として利用することができる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は、上記のように構成されるので以下の効果を奏する
従来よりある可燃性廃棄物の固形燃料化方法では、何点かの改善すべき点が指摘されているが、最大の問題点は、十分に乾燥されていないので、燃料として十分な熱量を発生していないという点である。そして、他の燃料と併用して使用する場合であっても、炉内温度を下げる結果になっていることが多い。しかし、この固形燃料が十分に乾燥さえしていれば燃料としては大変有効であるので、完全に乾燥させる方法が求められ、この度の発明に至った。
従来から行われている可燃性廃棄物の乾燥は、加熱乾燥方法が一般的であった。本発明は、食品加工の分野では高く評価されている真空凍結乾燥方法を２次乾燥工程に採用した。真空凍結乾燥とは、廃棄物を凍結し、真空ポンプを用いた高減圧装置でチャンバー内を減圧すると、氷が昇華消滅する原理を利用した乾燥方法である。この真空凍結乾燥方法で圧縮成形された可燃性廃棄物ペレットを乾燥させると、従来にない低水分量の固形燃料となって、燃焼熱量も十分に発生した。
この固形燃料を加熱乾燥工程用の燃料としても、以前より高効率で使用できるので、加熱乾燥工程で使用する補助化石燃料量の軽減も可能となる。
真空凍結乾燥方法は電力を使うが、本可燃性廃棄物の固形燃料化方法により製造した固形燃料を使って発電機を稼動させれば、電力費用の削減も可能となる。更に、夜間電力や深夜電力を使うことで、電力費用を数分の一まで軽減させることも可能となる。
一方、廃棄物に含有される塩分を水洗することで、設備の塩害を防止することができる。この水洗工程を付加することで、廃棄物の水分量を増す結果となるので乾燥させる観点からは逆効果ではあるが、脱水工程を付加することでこの問題は解決されると同時に、元の廃棄物の水分量を軽減させる効果も発する。
また、第５実施例のように、可燃性廃棄物を圧縮成形すると乾燥し難いが、圧縮成形工程を省いて破砕状態のまま乾燥させると容易に乾燥されるので、乾燥後に粉状燃料として袋詰めする方法もある。
乾燥方式であるが、実用可能な方式は本発明の第７実施例でも説明したが、列記した方式以外にも利用可能な方式がある。本発明は、最終乾燥を真空凍結乾燥方式を基本として位置づけながらも、設置場所による諸条件を考慮して他の様々な方式を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の可燃性廃棄物の固形燃料化方法のフロー図である。
【図２】本発明の第１実施例を示すフロー図である。
【図３】本発明の第２実施例を示すフロー図である。
【図４】本発明の第３実施例を示すフロー図である。
【図５】本発明の第４実施例の水洗・脱水機構を示す図である。
【図６】本発明の第５実施例を示すフロー図である。
【図７】本発明の第５実施例の固形燃料を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　　集約工程
２　　　　　１次破砕工程
３　　　　　加熱乾燥工程
４　　　　　選別工程
５　　　　　２次破砕工程
６　　　　　圧縮成形工程
７　　　　　真空凍結乾燥工程
８　　　　　水洗工程
９　　　　　脱水工程
１０　　　　　水洗・脱水機構
１１　　　　　投入口
１２　　　　　廃棄物
１３　　　　　細孔
１４　　　　　脱水胴
１５　　　　　モータ
１６　　　　　固定式スクリューコンベヤ
１７　　　　　給水口
１８　　　　　洗浄水
１９　　　　　噴射ノズル
２０　　　　　洗浄汚水
２１　　　　　スクリュー
２２　　　　　スクレーパ
２３　　　　　洗浄・脱水済み廃棄物
２４　　　　　取出口
２５　　　　　洗浄汚水排水口
２６　　　　　袋詰工程
２７　　　　　袋
２８　　　　　粉体状乾燥可燃性廃棄物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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