(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般廃棄物の固形燃料化方法において、一次破砕工程と、その次の乾燥工程と、乾燥した前記一般廃棄物を固形物とフィルム状物とそして小径物とに篩い分けにより選別する機械選別工程と、前記機械選別工程より排出された固形物から金属を回収し金属が回収された固形物から風力選別により可燃物を回収する風力選別工程と、前記機械選別工程より排出された小径物から風力選別により可燃物を回収する風力選別工程と、前記機械選別工程より排出されたフィルム状物を二次破砕する工程と、回収された前記可燃物および二次破砕された前記フィルム状物を混合する混合工程と、前記混合工程により混合された混合物を押し出し成形する固化工程とからなることを特徴とする一般廃棄物の固形燃料化方法。
【請求項２】
一般廃棄物の固形燃料化方法において、一次破砕工程と、その次の乾燥工程と、乾燥した前記一般廃棄物を固形物とフィルム状物とそして小径物とに篩い分けにより選別する機械選別工程と、前記機械選別工程より排出された固形物から金属を回収し金属が回収された固形物から風力選別により可燃物を回収する風力選別工程と、回収された前記可燃物および前記機械選別工程より排出されたフィルム状物を二次破砕する工程と、前記機械選別工程より排出された小径物から風力選別により可燃物を回収する風力選別工程と、回収された前記小径物の可燃物ならびに二次破砕された前記フィルム状物可燃物および前記固形物を混合する混合工程と、前記混合工程により混合された混合物を押し出し成形する固化工程とからなることを特徴とする一般廃棄物の固形燃料化方法。
【請求項３】
前記一次破砕の破砕粒度を５０〜１００ｍｍ、前記機械選別工程における篩い目の孔の寸法を２０〜３０ｍｍ、前記固形物を風力選別するための風速を１５〜１８ｍ／ｓ、そして、前記小径物を風力選別するための風速を１０〜１２ｍ／ｓとすることを特徴とする請求項１または２記載の一般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】
この発明は、厨芥、紙、プラスチック、布、木屑、金属等を含む廃棄物（以下、「一般廃棄物」という）中より不燃物を選別除去し、固形燃料（「ＲＤＦ」と略称する）を製造するための方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般廃棄物より固形燃料（ＲＤＦ）を製造するための方法として、図５に示すような方法が提案されている。図５に示すように、この方法は、破袋、磁選、一次破砕、乾燥、風力選別、二次破砕、固形燃料化の工程により構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の固形燃料化方法は、破袋してから磁選を行って金属類の回収を行っている。しかしながら、我が国（日本）において排出される一般廃棄物は、含水率が概ね４０〜６０％と非常に高いので、ごみの粘性が非常に高く、ごみのほぐれも悪いので十分に金属が回収されない。また、回収された金属にもひも状のごみが絡まったり、水分が高いために厨芥等が付着するなどして、金属類と一緒に可燃成分も除去されてしまう。
【０００４】
従来技術では、乾燥されたごみを風力選別で軽量物（可燃物）と重量物（不燃物）とに分別する。しかしながら、風力による方法は、物体の面積比重によって選別をしているので、粒径の揃っていない対象物においては選別精度にばらつきが出る。例えば、軽量なアルミニウム缶等の金属類が可燃物側に混入したり、逆に厨芥等の可燃物が不燃物側に混入してしまうという問題があった。その結果、可燃物側に混入した金属により、二次破砕機の刃の損耗が激しくなってメンテナンスの回数が増加したり、固形化工程で固形化に用いる造粒装置を傷めたり、装置の停止を招いたりして操業上問題があった。また、不燃物は埋立て処理に回るため、不燃物に可燃物が混入すると、埋立地の容量を圧迫して埋立地の寿命を短命化させ、結果としてごみの処理コストの上昇を招いてしまう。
【０００５】
従って、この発明は、上述の課題を解決し、一般廃棄物中の可燃物を無駄無く固形燃料化することが可能であり、資源の有効利用および埋立て処分場の延命化を図ることができ、不燃物を高精度に除去して不燃物の噛み込み等の装置トラブルを無くし、プラントの安定操業およびランニングコストの低減を図ることができる一般廃棄物の固形燃料化方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、一般廃棄物の固形燃料化方法において、一次破砕工程と、その次の乾燥工程と、乾燥した前記一般廃棄物を固形物とフィルム状物とそして小径物とに篩い分けにより選別する機械選別工程と、前記機械選別工程より排出された固形物から金属を回収し金属が回収された固形物から風力選別により可燃物を回収する風力選別工程と、前記機械選別工程より排出された小径物から風力選別により可燃物を回収する風力選別工程と、前記機械選別工程より排出されたフィルム状物を二次破砕する工程と、回収された前記可燃物および二次破砕された前記フィルム状物を混合する混合工程と、前記混合工程により混合された混合物を押し出し成形する固化工程とからなることに特徴を有するものである。
【０００７】
請求項２記載の発明は、一般廃棄物の固形燃料化方法において、一次破砕工程と、その次の乾燥工程と、乾燥した前記一般廃棄物を固形物とフィルム状物とそして小径物とに篩い分けにより選別する機械選別工程と、前記機械選別工程より排出された固形物から金属を回収し金属が回収された固形物から風力選別により可燃物を回収する風力選別工程と、回収された前記可燃物および前記機械選別工程より排出されたフィルム状物を二次破砕する工程と、前記機械選別工程より排出された小径物から風力選別により可燃物を回収する風力選別工程と、回収された前記小径物の可燃物ならびに二次破砕された前記フィルム状物可燃物および前記固形物を混合する混合工程と、前記混合工程により混合された混合物を押し出し成形する固化工程とからなることに特徴を有するものである。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の方法において、前記一次破砕の破砕粒度を５０〜１００ｍｍ、前記機械選別工程における篩い目の孔の寸法を２０〜３０ｍｍ、前記固形物を風力選別するための風速を１５〜１８ｍ／ｓ、そして、前記小径物を風力選別するための風速を１０〜１２ｍ／ｓとすることに特徴を有するものである。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は次の方法によりなされる（図１参照）。
（１）一般廃棄物を一次破砕工程で５０〜１００ｍｍの大きさに破砕する。
（２）破砕した廃棄物は乾燥工程で乾燥する。
（３）乾燥した廃棄物は機械選別工程に送られる。機械選別工程では選別機として揺動反発式の選別機を用いて固形物とフィルム状物とそして小径物との３種に選別する。
（４）機械選別工程で排出された固形物は金属除去を行った後、風力選別工程で可燃物が精選される。
（５）同じく機械選別工程で排出された小径物は風力選別を行って不燃物を除去する。
（６）フィルム状物は、二次破砕工程で更に細分化される。
（７）上記（４）、（５）、（６）の工程で選別された可燃物を再度混合し、消石灰を添加する。
（８）固化装置により圧縮成形する。
【００１０】
更に、最適な運転を行うためには、下記の条件に限定することが望ましい。
▲１▼  一次破砕工程では、廃棄物を５０〜１００ｍｍの大きさまで裁断する。ごみの破片が１００ｍｍを超えて大きくなると乾燥機の内部への絡みつきの問題が生じるし、５０ｍｍ未満に破砕すると破砕のためのエネルギーが大きくなる。一次破砕工程では、金属類の破砕が可能な２軸剪断式の破砕機が適している。
【００１１】
▲２▼  機械式選別工程では、揺動反発式の選別機を用いる。
揺動反発式の選別機においては、傾斜したスクリーンからなる反発板を揺動運動させた上に廃棄物を投入すると、反発力の大きな固形物が傾斜スクリーンの下方に排出され、フィルム状物は揺動運動によりスクリーンの上方に排出される。また、スクリーンに開けた篩い孔により小径物がスクリーン下に排出される。スクリーンの篩い目の孔寸法は、２０〜３０ｍｍが適当である。これは、ガラス破片や砂、厨芥類を小径物として選別可能な寸法であり、また、後段の固化機の消費動力を抑えるためにもこの寸法が最適である。篩い目が３０ｍｍを超えると３０ｍｍ以上の大きさのアルミニウム缶等の金属片が混入して後段の風力選別工程での選別精度を低下させる要因となる。
【００１２】
▲３▼  小径物を風力選別する場合、風速は１０〜１３ｍ／ｓが最適である。１３ｍ／ｓを超えた風速では、軽量物側に小石や砂粒等が混入する。また、１０ｍ／ｓ未満の風速では、可燃物、特にプラスチック類の回収率が極端に低下する。
【００１３】
▲４▼  機械式選別で排出されて金属回収を行った後の固形物は風力選別を行う。固形物中には、２０ｍｍ以下の粒子がほとんど除去されているので、風速は１４〜１８ｍ／ｓが最適である。
【００１４】
〔作用〕
本発明においては、機械式選別工程によって一般廃棄物を、固形物とフィルム状物と小径物とに分けている。
【００１５】
▲１▼  固形物中にはひもやフィルム状の廃棄物が混入しないので、金属選別を行う際に金属類に可燃物が絡まって系外に排出することが無くなる。このため、可燃物の回収率が向上するし、磁選機等へのひも等のからみつきによる装置トラブルが減少する。
【００１６】
▲２▼  ２０〜３０ｍｍ以下の小径物とそれを超える大きさの固形物を篩い分けてそれぞれについて風力選別を行うことにより、各々の風力選別の選別精度が向上する。その結果、不燃物の除去率および可燃物の回収率が向上し、固形燃料の品質の均質化および高エネルギー化が可能となる。また、金属類による固化装置および二次破砕機の損耗ならびにトラブルが回避されるので、メンテナンスの回数が減り、ランニングコストの低減を図ることが可能となる。
【００１７】
▲３▼  残渣として排出される可燃物の量が少なくなるので、埋立て残渣が減容化でき、埋立地の有効利用に寄与する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
〔実施の形態１〕
図１は、この発明の実施の形態１に係る一般廃棄物の固形燃料化方法のフローチャートを示す工程図である。以下、廃棄物の処理工程に沿って説明する。
（１）一次破砕工程において、回収された一般廃棄物を５０〜１００ｍｍの大きさに裁断する。廃棄物は通常収集段階では袋詰めされており、当該一次破砕工程において袋と共に袋内部の廃棄物も前記寸法に破砕される。破砕機として２軸剪断式の破砕機を２段直列に配置したもの（図示せず）を用い、刃のピッチは５０ｍｍ、１段目と２段目の回転刃とを直交させたものを使用している。
（２）乾燥工程では、多くはロータリーキルンタイプの乾燥機（図示せず）を用い、破砕したごみの水分量を１０〜２０％程度に低減する。
（３）機械選別工程では、揺動反発式選別機が用いられる。図２は、この発明の実施に使用される揺動反発式選別機を示す斜視図である。図２に示すように、揺動反発式選別機８は、傾斜させたスクリーンからなる反発板２と、反発板２を揺動運動させるクランク機構（図示せず）とにより構成されている。反発板２上には小径物を篩い分けするための孔が所定の配列で開けられている。乾燥工程で乾燥された一般廃棄物１は、揺動運動を行っている反発板２の傾斜の下方に投入される。投入された廃棄物１は、反発板２の揺動運動で激しくほぐされ、反発板２の上で何度も跳ね上がっては反発板２上に落下するという運動を繰り返すが、これら廃棄物のうち、金属や石、固形プラスチック類の固形物３は次第に傾斜の下方向に移動して行くので傾斜下方のシュートに集められる。一方、紙や布、ひも類、フィルムプラスチック等のフィルム状物４は、反発板２の揺動運動に追従する。この揺動運動は、図２に示すように反発板２上のものを傾斜の上方へ搬送する方向に行われるため、こうしたフィルム状物４は、傾斜の上方のシュートに集められる。また、砂、石、厨芥等の小径物５は、反発板２上に開けられた孔を通して反発板２の裏側に篩い分けられる。反発板２の傾斜角は、一般廃棄物の場合５〜１５度に設定するのが適当である。また、回転数は１００〜２００ｒｐｍ程度が通常用いられる。また、篩い孔の径はΦ２０ｍｍに設定されている。
【００１９】
機械選別工程で反発板の固形物側から排出された固形物には、主に金属類や固形プラスチック、木片、厚紙等が回収されている。これらを回転磁界式のアルミ選別機（図示せず）に投入すると、回転磁石によって金属内に生じる渦電流によって鉄類とアルミニウム類とそして非金属の３種に選別される。本金属選別工程では、布類およびフィルム類は混入していないので、回収される金属に絡まって可燃物が系外に排出されることがなく、また、回転プーリにこうしたフィルム類が絡まることによる装置トラブルが防止される。
（４）アルミニウム選別機により金属回収された後の廃棄物は、風力選別機に投入される。風力選別機は、図３に示すような縦型のジグザグ風選機が最適である。図３は、この発明に実施に使用される風力選別機を示す斜視図である。この風力選別設備９では、投入口１０から投入された小径物５を重量物７と軽量物６とに選別する。即ち、重量物７はジグザグの風力選別機１１の下方の風力選別機下コンテナ１３に排出され、軽量物６はそのまま空気輸送されてサイクロン１２により気流から分離され、切り出される。このとき、フィルム状およびひも状の廃棄物が存在しないので、サイクロン下部に取りつけた切り出し用のロータリーバルブ（図示せず）のトラブルが防止できる。なお、本実施の形態においては、選別を行うための風速を１８ｍ／ｓに設定している。
（５）機械選別で篩い下に集められた小径物は、２０ｍｍ以下の廃棄物であり、特に、砂、石、ガラス片、厨芥および針金属類等が凝縮されている。これらを、上記（４）と同型式の縦型の風力選別装置で重量物と軽量物とに分別して、重量物は残渣として風力選別下に排出し、軽量物は可燃物として後段の工程に送られる。この際の選別風速は１２ｍ／ｓに設定している。
（６）機械選別工程で反発板の上方から排出されたフィルム状物は、二次破砕工程で二次破砕機によって２０ｍｍ以下に裁断される。機械選別工程で金属等の固形分が取り除かれているので、二次破砕機の刃の損耗が防止される。本実施の形態においては、二次破砕機は１軸式の破砕機（図示せず）を用いている。
（７）以上の（４）〜（６）の工程を経た廃棄物に、重量の約１％の消石灰を添加して混合した後、固化工程（８）に送られる。
（８）実施例においては、固化装置はリング・ダイ式と呼ばれる固化装置（図示せず）を用いているが、これは、孔の開いたダイスにローラで廃棄物を押し込み、ダイスを通過する際の摩擦熱で廃棄物中のプラスチックを溶融して固化し、固形燃料が製造される。本発明においては、固化工程に金属等の不燃物が混入しないので、押し込みローラの消耗やダイスの消耗、といったトラブルを回避することができ、ランニングコストの低減に寄与している。
【００２０】
なお、以上の本実施の形態において、可燃物の回収率が９７％以上、不燃物の除去率は９５％以上である。
〔実施の形態２〕
図４は、この発明の実施の形態２に係る一般廃棄物の固形燃料化方法のフローチャートを示す工程図である。図４に示すように、本実施の形態においては、機械選別工程において選別された固形物を、金属類選別した後、風力選別工程（４）を通して回収した後、回収した可燃物をフィルム状物と共に二次破砕工程（６）において二次破砕機で裁断してから、風力選別工程（５）で風力選別された小径物と混合工程（７）で混合し固化工程（８）で固形燃料を製造する点のみが実施の形態１と異なっている。従って、図４において、実施の形態１を示す図１と実質的に同一または相当部分については説明を省略する。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、下記に示す有用な効果がもたらされる。
▲１▼  廃棄物中の可燃物を無駄無く固形燃料化することが可能となり、資源の有効利用および埋立て処分場の延命化が図れる。
▲２▼  不燃物を高精度に除去することが可能となり、不燃物の噛み込み等の装置トラブルを無くすことが出来、プラントの安定操業およびランニングコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る一般廃棄物の固形燃料化方法のフローチャートを示す工程図である。
【図２】この発明の実施に使用される揺動反発式選別機を示す斜視図である。
【図３】この発明に実施に使用される風力選別設備を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る一般廃棄物の固形燃料化方法のフローチャートを示す工程図である。
【図５】従来の一般廃棄物の固形燃料化方法の一例を示す工程図である。
【符号の説明】
１：一般廃棄物
２：反発板
３：固形物
４：フィルム状物
５：小径物
６：軽量物
７：重量物
８：揺動式選別機
９：風力選別設備
１０：投入口
１１：風力選別機
１２：風力選別機サイクロン
１３：風力選別機下コンテナ
（１）：一次破砕工程
（２）：乾燥工程
（３）：機械選別工程
（４）：風力選別工程
（５）：風力選別工程
（６）：二次破砕工程
（７）：混合工程
（８）：固化工程
【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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