(57)【要約】【課題】  一般廃棄物を炭化して得られる炭化物中の重金属を溶出させて、炭化物に紙、廃プラスチックを混合して製造した燃料を燃焼したときの灰の重金属濃度を低減させるようにする。【解決手段】  一般廃棄物１を熱分解炉２で熱分解する。得られた炭化物４を粉砕して洗浄水槽６で水により洗浄する。この洗浄により炭化物４に含有されている重金属を水に溶出させて、炭化物４の重金属濃度を低減させる。しかる後に、低濃度重金属となった炭化物４ａと紙１４、廃プラスチック１６を混合して成形し、更に冷却、硬化させて固形燃料２５を製造させる。該固形燃料２５を燃焼させたときの灰は、重金属濃度が低減されたものとなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
都市ごみの如き廃棄物を熱分解して得られる炭化物を水で洗浄して、該炭化物に含有されている重金属を水に溶出させ、次いで、重金属濃度が低下した炭化物を脱水乾燥させ、次に、該乾燥した炭化物に、紙及び／又は廃プラスチックを混合した後、所要形状に成形して固形燃料を製造することを特徴とする都市ごみの如き廃棄物からの燃料製造方法。
【請求項２】
都市ごみの如き廃棄物を熱分解して得られる炭化物を、粉砕してから水で洗浄して、該炭化物に含有されている重金属を水に溶出させ、次いで、重金属濃度が低下した炭化物を脱水乾燥させ、次に、該乾燥した炭化物に、紙及び／又は廃プラスチックを混合した後、所要形状に成形して固形燃料を製造することを特徴とする都市ごみの如き廃棄物からの燃料製造方法。
【請求項３】
洗浄水のｐＨを調整して炭化物の洗浄を行うようにする請求項１又は２記載の都市ごみの如き廃棄物からの燃料製造方法。
【請求項４】
都市ごみの如き廃棄物を熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成させるようにしてある熱分解炉より炭化物を取り出すラインの下流側に、上記炭化物を水で洗浄するようにしてある洗浄装置と、洗浄された炭化物を脱水して乾燥させる装置とを備え、更に、上記乾燥装置の下流側に、乾燥された炭化物と紙及び／又は廃プラスチックとの混合物を生成させる混合機と、該混合機の下流側に、上記混合物を所要形状の成形品に成形する成形機と、成形品を冷却、硬化させる装置とを備えてなる構成を有することを特徴とする都市ごみの如き廃棄物からの燃料製造装置。
【請求項５】
都市ごみの如き廃棄物を熱分解して熱分解ガスと炭化物を生成させるようにしてある熱分解炉より炭化物を取り出すラインの下流側に、上記炭化物を細かく粉砕する粉砕機と、該粉砕機で粉砕された上記炭化物を水で洗浄するようにしてある洗浄装置と、洗浄された炭化物を脱水して乾燥させる装置とを備え、更に、上記乾燥装置の下流側に、乾燥された炭化物と紙及び／又は廃プラスチックとの混合物を生成させる混合機と、該混合機の下流側に、上記混合物を所要形状の成形品に成形する成形機と、成形品を冷却、硬化させる装置とを備えてなる構成を有することを特徴とする都市ごみの如き廃棄物からの燃料製造装置。
【請求項６】
洗浄装置に供給される水のｐＨを調整できるようにした請求項４又は５記載の都市ごみの如き廃棄物からの燃料製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ごみの如き廃棄物を熱分解して炭化し、得られた炭化物（Ｃ：チャー）を用いて燃料を製造する方法及び装置に関するもので、詳しくは、上記炭化物に、産業廃棄物としての廃プラスチック等を混合させて成形して燃料化（Ｃ−ＲＰＦ化）するようにした都市ごみの如き廃棄物からの燃料製造方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料としては、発熱量の高い石炭等の化石燃料が利用価値が高いものとして従来より使用されて来たが、燃焼すると、二酸化炭素（ＣＯ２）を発生するため、地球温暖化の問題が生じている。そのため、ＣＯ２を削減して地球温暖化防止に寄与でき且つ化石燃料の代替燃料として期待できる廃棄物による燃料化の方法の開発が進められてきている。
【０００３】
近年開発されてきている廃棄物による燃料化方法の１つとして、都市ごみ等の廃棄物（一般廃棄物）を原料として破砕、選別、圧縮成型等の工程を経てごみ固形化燃料（ＲＤＦ：Refuse Derived Fuel）を製造し、発電用やその他の各種の焼却炉の燃料として利用す
るようにしたものが知られている。
【０００４】
しかし、上記ＲＤＦは、原料としているものが一般廃棄物であることから、組成のばらつきが大きく、そのため、燃焼時の発熱量が不安定になるおそれがあって、品質を安定化させることが難しいと云われていた。又、原料とする一般廃棄物に厨芥類等が含まれているときに、腐敗の問題が懸念されるため、石灰等を別途添加してｐＨを調整する必要があった。更に、燃焼時の発熱量が比較的低いことから、燃料としての利用価値はあまり高くないというのが実状である。
【０００５】
そのため、燃料の発熱量を高くした固形燃料とするために、上記都市ごみ等の一般廃棄物に比して排出源がより明らかな産業廃棄物としての紙（古紙）とプラスチック（廃プラスチック）や、一般廃棄物の中から選別された古紙と廃プラスチックを原料とする高発熱量の固形燃料（ＲＰＦ：Refuse Paper＆Plastic Fuel）を製造するようにしたものが近年着目されてきている。
【０００６】
上記ＲＰＦは、たとえば、再生困難な古紙と、塩化ビニル等の塩素含有プラスチックを除去した廃プラスチックとをそれぞれ破砕した後、混合し、該古紙破砕片と廃プラスチック破砕片の混合物を、所要形状に押出成型（圧縮成型）させることによって製造するようにしてある。これにより上記ＲＰＦは、古紙と廃プラスチックという品質の比較的安定した原料を使用することに起因して、燃料としての品質の安定化を図ることができると共に腐敗の虞を解消でき、又、プラスチックを含んでいるため化石燃料の代替燃料として使用可能な程度まで熱量を高めることができて、燃料としての利用価値を高めることができるものとなる。更には、古紙と廃プラスチックとの混合割合を変化させることによって、発熱量を調整することも可能とされている。
【０００７】
更に、上記ＲＰＦと同様の古紙と廃プラスチックに加えて、より広範な可燃性の廃棄物を原料として固形燃料化を図る手法として、以下のような手法も提案されてきている。すなわち、図３及び図４に示す如く、主に家庭から排出されるごみのような可燃ごみ（廃棄物）ａを、先ず、炭化工程ＳＴ１にて、図示しない炭化装置（熱分解炉）に装入して、蒸し焼きにすることにより炭化させてごみ炭（炭化物）ｂとする。次に、混合工程ＳＴ２にて、上記ごみ炭ｂと廃プラスチックｃと古紙ｄとを所定の重量比で混合した後、該混合物を、破砕工程ＳＴ３にて所要の大きさに破砕する。次いで、得られる破砕物を、圧縮工程ＳＴ４にて、含まれている廃プラスチックｃが軟化するまで圧縮すると共に、該圧縮された圧縮物を、整粒工程ＳＴ５にて所要形状に整粒（成型）して固形燃料化するものである。
【０００８】
具体的には、上記圧縮工程ＳＴ４及び整粒工程ＳＴ５は、図４に示す如き一つの圧縮・整粒装置ｅにて行うようにしてある。すなわち、図４に示す圧縮・整粒装置ｅは、ケーシングｆ内に、周壁面に多数のダイ孔ｈを有してなる回転ドラム状のダイ（リングダイ）ｇと、上記ダイｇに内接して該ダイｇを支えると共に回転させるローラｉ，ｊと、上記ダイｇの外周面に沿って配置したカッタｋと、上記ダイｇの内側へ上記破砕工程ＳＴ３にて破砕処理された破砕物ｌを投入する投入ダクトｍとからなる構成としてある。これにより、上記投入ダクトｍを通してダイｇの内側に投入された破砕物ｌが、ローラｉ，ｊで強く押されることによりダイ孔ｈへ押し込まれ、この際、既にダイ孔ｈに入っていた破砕物ｌが、該ダイ孔ｈよりダイｇの外周側へはみ出すように押し出され、このはみ出た部分の破砕物ｌがカッタｋにより切断されることによって、一定の径で且つ一定の長さ寸法に製粒された固形燃料（廃棄物の炭化物と紙・プラスチックの混合燃料）ｎが製造されるようにしてある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００９】
上記一般廃棄物を炭化処理して得られた炭化物（チャー）に、廃プラスチックを混合した後、圧縮成形してなる固形燃料は、炭化物の熱量よりも高発熱量の廃プラスチックの混入により炭化物自体の熱量が調整され化石燃料としての石炭の熱量に匹敵するものとなり、石炭レベルの熱量が得られるものとして注目されている。
【００１０】
又、塩化ビニル等の塩素含有プラスチックが含まれている一般廃棄物を炭化処理して得られた炭化物には、炭化炉（熱分解炉）での炭化過程でガス化されなかった塩素分が残存している場合がある。かかる塩素分が残存している炭化物に、紙、廃プラスチックを混合した後、圧縮成形して製造された固形燃料も、燃料として用いて燃焼させた場合、塩化水素ガス等の有害ガスが発生する問題がある。そのため、上記炭化物の脱塩として、上記塩素分の大部分は無機塩（ＮａＣｌ、ＣａＣｌ２）であって、水で洗浄すれば溶解して容易に除去することができることから、炭化物を洗浄水槽にて洗浄した後、脱水してから乾燥することにより炭化物の脱塩を行うようにしたものが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−２４０８８２号公報
【特許文献２】特開２００２−９５９９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところが、都市ごみの如き一般廃棄物を炭化処理して得られた炭化物の場合、石炭や木材、紙等に比べ鉛、クロム、セレン等の重金属の含有量が多いことが判明している。上記のようにして得た炭化物を用いて、これに、上記特許文献１に記載されているように紙、廃プラスチックを混合して成形してなる固形燃料（Ｃ−ＲＰＦ）は、燃料として用いて燃焼させると、炭化物に含有されている重金属のうち、低沸点の一部の重金属を除いては焼却灰側に濃縮されることになる。この灰側に濃縮された重金属が溶出するようになると、灰の再利用が難しくなったり、埋め立て処分もできないことになることから、灰の処理が必要となる。そのため、これまでは、焼却して発生した灰中の重金属を溶出させないようにするための工夫や考え方が主として採られてきているのが実状であり、重金属濃度を低減させることは行われていない。又、特許文献１には、このような炭化物に重金属の含有量が多いこと、炭化物に紙、廃プラスチックを混合させて製造された固形燃料を用いて焼却させた場合に、焼却灰に重金属が濃縮されること、事前に重金属濃度を低減させること、等についての記載はなく、示唆する記載もない。
【００１３】
そこで、本発明は、都市ごみの如き一般廃棄物を炭化させて得た炭化物（チャー）を用いて製造した燃料を、燃料として使用した場合に灰側に濃縮される重金属の濃度を少なくなるようにして灰の再利用等ができるようにすると共に、石炭等の化石燃料に代る高発熱量の燃料製造方法及び装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記課題を解決するために、都市ごみの如き廃棄物を熱分解して得られる炭化物を、直接水で洗浄するか、又は粉砕した後に粉砕された炭化物を水で洗浄して、該炭化物に含有されている重金属を水に溶出させ、次いで、重金属濃度が低下した炭化物を脱水乾燥させ、次に、該乾燥した炭化物に、紙及び／又は廃プラスチックを混合した後、所要形状に成形して固形燃料を製造する方法及び装置とする。
【００１５】
又、上記構成において、洗浄水のｐＨを調整して炭化物の洗浄を行わせるようにして、炭化物中の重金属の溶出を促進させるようにする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の都市ごみの如き一般廃棄物からの燃料製造方法及び装置によれば、以下のような優れた効果を奏し得る。  
（１）都市ごみの如き廃棄物を熱分解して得られる炭化物を、直接水で洗浄するか、又は粉砕した後に粉砕された炭化物を水で洗浄して、該炭化物に含有されている重金属を水に溶出させ、次いで、重金属濃度が低下した炭化物を脱水乾燥させ、次に、該乾燥した炭化物に、紙及び／又は廃プラスチックを混合した後、所要形状に成形して固形燃料を製造する方法及び装置としてあるので、一般廃棄物の炭化物に紙、廃プラスチックを混合して燃料を製造する過程で、炭化物に含まれている重金属を除去することができる。これにより、製造された燃料は重金属濃度の低いものとすることができて、燃料として燃焼させた後の灰の重金属濃度も低減され、溶出も少なくなる。そのため、灰の再利用や埋め立て処分の問題を解決もしくは軽減することができることになる。  
（２）又、炭化物の洗浄時に、ｐＨを調整した洗浄水で洗浄することにより、炭化物中の重金属を積極的に溶出させることができて、炭化物中の重金属濃度をより低減させることができる。これにより重金属を比較的多く含む炭化物に対しても、その含有濃度を下げることができて、燃料として使用したときの灰中の重金属濃度をより低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の一形態を示すもので、都市ごみの如き一般廃棄物１を熱分解炉２で熱分解させて熱分解ガス３と熱分解残渣としての炭化物４を生成して、炭化物４を粉砕した後、水により洗浄して、炭化物４に含有されている重金属を水中に溶出させ、排水は排水処理装置で処理して重金属を汚泥として取り出すようにする。水で洗浄された後の炭化物４は、脱水、乾燥した後、重金属濃度の低い炭化物として、これに産業廃棄物としての紙又は廃プラスチックを混合して圧縮成形し乾燥して炭化物と紙又は廃プラスチックからなり且つ重金属濃度の低い固形燃料（Ｃ−ＲＰＦ）を製造するようにする。
【００１９】
詳述すると、塩化ビニル等の塩素含有プラスチックが含まれていない都市ごみの如き一般廃棄物１を、外熱による間接加熱により熱分解して熱分解ガス３と熱分解残渣としての炭化物４を生成する熱分解炉（炭化装置）２に投入して炭化処理し、炭化物４を生成させるようにする。一般廃棄物１を炭化して得られた炭化物４には、前記したように石炭や木材、紙等に比べて重金属含有量が多いので、かかる炭化物４に高発熱量の廃プラスチック等を加えて固形燃料を製造する過程において、炭化物中の重金属を除去し、製造された固形燃料を焼却した場合の灰から重金属の溶出が少なくなるようにする。そのために、上記熱分解炉２で得られた炭化物４に廃プラスチック等を混合させる前に、該熱分解炉２から取り出された炭化物４を粉砕して洗浄するために粉砕機５と、その下流側に洗浄装置としての洗浄水槽６を設ける。洗浄水槽６には、水７を供給する水供給ライン８が接続されると共に、排水ライン９を介して排水処理装置１０が接続されている。又、上記洗浄水槽６の下流側には、洗浄されて重金属の濃度が下がった炭化物４ａを脱水処理した後に乾燥させるための脱水装置１１と乾燥装置１２が順に設置してある。上記乾燥装置１２には、前記熱分解炉２で生成されて取り出された熱分解ガス３に基づき蒸気を発生させる蒸気発生器２２を、蒸気ライン２３を介して接続して、上記炭化物４ａの乾燥に蒸気２４を用いるようにする。又、上記乾燥装置１２の下流側には、乾燥処理された低濃度重金属含有の炭化物４ａに、紙供給部１３から供給される紙１４と、廃プラスチック供給部１５から供給される廃プラスチック１６を混合させる混合機１７を設置する。該混合機１７の下流側に、混合機１７で混合された炭化物４ａと紙１４、廃プラスチック１６の混合物１８を圧縮して成形する成形機（たとえば、押出成形機）１９を設置する。
【００２０】
上記成形機１９の下流側には、成形品２０を冷却、硬化させる装置としての養生コンベヤ２１を設置し、製品としての炭化物と紙、廃プラスチックからなる固形燃料２５を製造するようにする。
【００２１】
上記構成としてあるので、一般廃棄物１を熱分解炉２で熱分解して熱分解ガス３と熱分解残渣としての炭化物４が生成されると、それぞれ熱分解炉２から取り出す。熱分解炉２から取り出された炭化物４は、粉砕機５で細かく粉砕された後に洗浄水槽６に投入される。洗浄水槽６に投入された炭化物４は細かく粉砕されて表面積が増大させられているので、水供給ライン８を経て洗浄水槽６内に供給される水７との接触面積が増加し、炭化物４に含まれている鉛等の重金属が水に容易に溶け出ることが実験により確認された。本発明者は、洗浄水槽６内の水の重金属濃度を調べた結果、水洗時間が５分間のとき、鉛は約０．２４４ｍｇ／Ｌ、クロムは約０．００６ｍｇ／Ｌ、セレンは約０．０３０ｍｇ／Ｌの如く、洗浄水側にかなりの濃度で重金属の溶出があることが確認できた。このように、かなりの濃度で重金属が洗浄水側に溶出することにより炭化物中の重金属濃度を下げることができることが判明した。
【００２２】
上記洗浄水槽６での洗浄により洗浄水中に溶け出した重金属は、洗浄水槽６より排水として排水ライン９を通して排出され、排水処理装置１０で最終的に汚泥として取り出され、必要に応じて中間処理が行われ、処分されることになる。
【００２３】
一方、洗浄水槽６で洗浄されることにより、重金属濃度が下げられた炭化物４ａは、洗浄水槽６から取り出されて脱水装置１１にて脱水させられた後、乾燥装置１２に移されて乾燥（含水率２０％程度まで）させられる。
【００２４】
次に、上記のように、重金属濃度を下げられた炭化物４ａが乾燥させられると、混合機１７に入れ、本発明の固形燃料を製造するために、紙供給部１３から供給される紙１４と、廃プラスチック供給部１５から供給される廃プラスチック１６を混合機１７に供給して、炭化物４ａに紙１４と廃プラスチック１６を所要の混合比で混合させる。この場合、上記紙供給部１３から供給される紙１４は、破砕機で予め破砕されていて且つ事前に汚れを除去してあるものとする。又、同様に、廃プラスチック１６も、破砕機で予め破砕されていて且つ事前に汚れを除去してあるものとする。これにより、炭化物４ａと紙１４が混合され、又、炭化物４ａと廃プラスチック１６が混合させられ、炭化物４ａと紙１４、廃プラスチック１６との混合物１８が得られる。
【００２５】
上記混合物１８は、成形機１９に導かれて圧縮されてから所要大きさの成形品２０に成形される。成形機１９として押出成形機を用いる場合は、混合物１８を所要の押圧力で圧縮しながら所要形状に押出し成形させるようにする。
【００２６】
上記成形機１９により所要形状に成形された成形品２０は、冷却、硬化させる装置としての養生コンベヤ２１に移すようにする。これにより、一般廃棄物の炭化物４ａと紙１４、廃プラスチック１６の混合した固形燃料２５が得られることになる。
【００２７】
上記のようにして、固形燃料２５を製造すると、熱量の異なる燃料が得られる。産業廃棄物としての高発熱量の廃プラスチック１６を混入することにより炭化物４ａ自体のもつ熱量を調整できて高熱量の燃料とすることができ、炭化物４ａに対する廃プラスチック１６等の混合割合を変えることにより、一般廃棄物の炭化物から石炭相当の発熱量を有するものを得ることができると同時に、重金属の濃度が低い炭化物４ａによる燃料とすることができる。これにより、本発明で得られた燃料２５を、燃料として用いて燃焼させた場合、焼却した灰の重金属濃度は低減され、溶出も少ないものとすることができる。
【００２８】
次に、図２は、本発明の実施の他の形態を示すもので、図１に示すものと同様な構成において、重金属濃度が低い炭化物４ａを乾燥させるために蒸気２４を用いるように蒸気発生器２２を設置した構成に代えて、熱分解ガス３を燃焼させて所要温度の温風を発生させるようにした温風発生器２６を設置し、該温風発生器２６を温風ライン２７を介して乾燥装置１２に接続して、温風２８を温風ライン２７を通して乾燥装置１２へ導けるようにしたものである。その他の構成は、図１に示したものと同じであり、同一のものには同じ符号が付してある。
【００２９】
この実施の形態でも、上記の実施の形態における蒸気２４による場合と同様に、炭化物４ａを昇温させて、乾燥させることができて、図１に示したものと同様の効果を得ることができる。
【００３０】
又、上記の各実施の形態において、製造された固形燃料２５を焼却に用いた場合に、廃棄物の種類により重金属の含有量が高い炭化物で洗浄で低濃度にならず、万一、焼却した灰中の重金属濃度が高いことがあるときは、図１に二点鎖線で示す如くｐＨ調整剤供給部２９を、洗浄水槽６への水供給ライン８に接続して、必要に応じてｐＨ調整剤３０を水に混入させて洗浄水のｐＨを調整できるようにすればよい。
【００３１】
洗浄水のｐＨを調整して、たとえば、ｐＨ１２位にすれば、炭化物４に含有されている重金属を積極的に洗浄水に溶出させることができる。これにより、都市ごみの炭化物の如き重金属を比較的多く含む炭化物に対しても、含有重金属濃度を下げることが可能となる。
【００３２】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、たとえば、図１、図２の実施の形態では、重金属低濃度の炭化物４ａに、紙１４と廃プラスチック１６を混合させる場合を示したが、廃プラスチックのみ又は紙のみとしてもよいこと、又、重金属低濃度の炭化物４ａに、紙１４、廃プラスチック１６を混合させることなく、該炭化物４ａを乾燥後に単独で成形して固形燃料化させるようにしてもよい。この場合は、図１及び図２に示す混合機１７を省略して、炭化物４ａを直接成形機１９に供給するようにすればよい。更に、前記の実施の形態において、炭化物４ａに紙１４を混合させる場合に、紙のほかに草、木等の繊維を含んだバイオマスを混合させるようにしてもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の都市ごみ等の一般廃棄物からの燃料製造方法の実施の一形態を示す概要図である。
【図２】本発明の実施の他の形態を示す概要図である。
【図３】従来提案されている一般廃棄物と廃プラスチックと古紙を原料として固形燃料を製造する方法を示す概要図である。
【図４】図３における成形機の概略を示す切断側面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  一般廃棄物（廃棄物）
２  熱分解炉
４，４ａ  炭化物
５  粉砕機
６  洗浄水槽（洗浄装置）
７  水
１１  脱水装置
１２  乾燥装置
１４  紙
１６  廃プラスチック
１７  混合機
１９  成形機
２５  固形燃料（燃料）
３０  ｐＨ調整剤
【図１】
2007146044.tif 000003
【図２】
2007146044.tif 000004
【図３】
2007146044.tif 000005
【図４】
2007146044.tif 000006