JP4585466B2 - 固形燃料化装置の停止時制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、廃プラスチックの固形燃料化装置の停止時制御方法に関する。

従来、資源の有効利用の面から都市ゴミや産業廃棄物として廃棄される廃プラスチックを固形燃料として利用することが行なわれており、例えば、特許文献１に廃プラスチックの固形燃料化装置が開示されている。

図３に従来の廃プラスチックの固形燃料化装置の一例の構成図を示す。

固形燃料化装置は、計量機１０１、減容化装置１０２、脱塩素装置１０４、及び塩化水素処理装置１０６を有する。

計量機１０１は、廃プラスチックを計量し、その適量を減容化装置１０２に連続的に供給する。減容化装置１０２は、二軸押出機によって構成され、スクリュによる混練作用及びヒータによる加熱により、廃プラスチックの樹脂温度を１００〜１７０℃の範囲となるように昇温させる。これにより、廃プラスチックに含まれる水分が蒸発する。脱塩素装置１０４は、二軸押出機によって構成され、減容化装置１０２の排出口１０２ｃから減容化されて排出される廃プラスチックをそのままの状態で供給口１０４ａから受け入れる。脱塩素装置１０４は、受け入れた廃プラスチックに混在する塩素を含むポリ塩化ビニール等が熱分解する樹脂温度２５０〜４００℃の範囲になるように昇温させる。熱分解により生じた熱分解ガスは排気ポンプ１０５によりベント孔１０４ｂを介して塩化水素処理装置１０６へと誘導される。塩化水素処理装置１０６内へと誘導された熱分解ガスである塩化水素ガスは、水に溶かして塩酸とした後に、水酸化ナトリウム等のアルカリと反応させて中和させるなどの処理を行う。一方、塩素分が除去された廃プラスチックは、高温になって十分に溶融し、かさ密度が更に大きくなった状態で脱塩素装置１０４のダイス１０４ｃから連続的に固形燃料として排出される。
特開平１１−５００７２号公報

固形燃料化装置では、計量機１０１、減容化装置１０２、脱塩素装置１０４が停止したとしても熱分解ガスを処理する排気ポンプ１０５、塩化水素処理装置１０６は、運転を継続する必要がある。これは、脱塩素装置１０４のバレル内の高温となった廃プラスチックより熱分解ガスの発生が継続しているためである。

しかし、排気ホンプ１０５により脱塩素装置１０４のバレル内を真空引きするため、脱塩素装置１０４が停止すると、熱分解して粘度が低下した廃プラスチックではダイス１０４ｃを塞ぐことができず、脱塩素装置１０４内にダイス１０４ｃから空気が吸入してしまう。脱塩素装置１０４のバレル内に空気を吸入すると、高温となった熱分解ガスが発火して、脱塩素装置１０４のバレル内、排気ポンプ１０５や塩化水素処理装置１０６にまで悪影響を与える。

このため、ダイス１０４ｃを介しての空気吸入を防止するため、固形燃料化装置の停止時には操業者が脱塩素装置１０４のダイス１０４ｃに蓋をすることで対応していた。また、廃プラスチックの固形燃料化装置の異常停止時にも、同様に操業者が脱塩素装置１０４のダイス１０４ｃに蓋をする必要がある。しかし、異常停止は予期せず発生するため、操業者は絶えず装置周辺で待機する必要があった。また、異常停止に冷静に対処しなければならないことは操業者にとって精神的な負担でもある。

この対策として、脱塩素装置１０４のダイス１０４ｃに自動的に蓋をする装置・機構が考えられる。しかし、通常、ダイス１０４ｃには燃料として扱い易いペレット状とするためカッタが備えられていること、また、このカッタ刃が固形燃料化装置の停止時にダイス１０４ｃの孔を塞ぐ位置に停止することもある。このため、カッタが邪魔となりダイス１０４ｃ外部から蓋を自動的にする装置の実現は難しい。一方、バレル内側からダイス１０４ｃを自動的に蓋をする構成も考えられる。しかしながら、原料が都市ゴミや産業廃棄物であるため金属などの異物が混入しており、異物が蓋に噛み込み密閉できない。

また、ダイス１０４ｃに自動的に蓋をする装置は、装置構造が煩雑かつ高価なものとなる。

そこで本発明は、上記課題に鑑み、装置停止時におけるダイスからの空気吸入を防止することができる固形燃料化装置の停止時制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の固形燃料化装置の停止時制御方法は、バレル内のスクリュにより廃プラスチックを混練することで熱分解ガスを除去し、ダイスから熱分解ガスを除去した廃プラスチックを押し出す脱塩素装置と、脱塩素装置に廃プラスチックを供給する供給手段と、脱塩素装置内を真空脱気する排気ポンプとを備えた固形燃料化装置の停止時制御方法であって、供給手段が停止状態にあり、かつ排気ポンプが作動している状態で、制御装置は脱塩素装置にドルーリング運転を行わせる工程を含む。

本発明の停止時制御方法は、ドルーリング運転を行わせることで廃プラスチックによりダイスを塞ぐ。このため、排気ポンプが作動していてもダイスから脱塩素装置内に空気が吸入されてしまうことがない。

また、本発明は、固形燃料化装置が、脱塩素装置と排気ポンプとを接続する管に設けられた切替弁と、一端が切替弁に接続され、他端が大気に開放している放散管とを備えており、制御装置は、切換弁を脱塩素装置と排気ポンプとが連通する状態から脱塩素装置と放散管とが連通する状態に切り替えて脱塩素装置内を正圧にする工程を含むものであってもよい。この場合、脱塩素装置がドルーリング運転をできない場合でも、ダイスから脱塩素装置内に空気が吸入されてしまうことがない。

さらに本発明は、供給手段が廃プラスチックを計量する計量機と、廃プラスチックを減容化させるとともに水分を除去する減容化装置を有するものであってもよい。

本発明によれば、脱塩素装置内にダイスから空気を吸入させることなく固形燃料化装置を停止させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の廃プラスチックの固形燃料化装置の構成を示す図である。固形燃料化装置は、計量機１、減容化装置２、脱塩素装置４、塩化水素処理装置６、およびこれらを制御する制御装置１０を有する。

計量機１は、種々雑多な複合プラスチックからなる廃プラスチックＰを計量し、その適量を減容化装置２に連続的に供給する機能を有し、例えばスクリュフィーダによって構成される。

減容化装置２は、２本のスクリュをバレル内に回転自在に備える２軸押出機によって構成され、バレルの一端上部に供給口２ａを有し、他端下部（又は側部）に排出口２ｂを有すると共に、加熱装置としてのヒータをバレルの周囲に備えている。排出口２ｂのダイ形状は、任意の形状を与え得るが、棒状の成形品が得られるものでよい。減容化装置２は、廃プラスチックＰを減容化させると共に水分を除去する機能を有し、ガス分を放出させる脱気孔２ｃを有するベント式押出機となっており、２本のスクリュによる混練作用及びヒータによる加熱により、廃プラスチックＰの樹脂温度が１００〜１７０℃の範囲となるように昇温させることができればよい。なお、減容化装置２に２本のスクリュを備えさせる理由は、１本のスクリュを用いた１軸押出機では、フィルム状の廃プラスチックが噛み込まれ難く、減容化され難いためである。廃プラスチックＰは、減容化装置２内においてこの所定温度（１００〜１７０℃）に１〜１０分程度維持し、水分の十分な蒸発を図ることが望まれる。

脱塩素装置４は、２本のスクリュをバレル内に回転自在に備える２軸押出機によって構成され、バレルの一端上部に供給口４ａを有し、他端側部にダイス４ｃを有すると共に、加熱装置としてのヒータ（不図示）をバレルの周囲に備えている。脱塩素装置４は、減容化装置２の排出口２ｂから減容化されて排出される廃プラスチックＰを供給口４ａから受け入れて、更に溶融・混練させると共に攪拌させて塩化水素ガスを放出させる機能を有し、ガス分を放出させる排気口４ｂを有するベント式押出機となっている。脱塩素装置４に２本のスクリュを備えさせる理由は、１本のスクリュを用いた１軸押出機では、十分な攪拌・混練が確保され難いためである。

減容化装置２の排出口２ｂから排出される廃プラスチックＰは、スクリュによる押し出し圧力を受けているので、減容化装置２の排出口２ｂと脱塩素装置４の供給口４ａとの間の供給路を単なる配管によって形成し、廃プラスチックＰをそのままの状態で脱塩素装置４に供給することができる。減容化装置２の排出口２ｂから排出される廃プラスチックＰは、脱塩素装置４の供給口４ａに自然落下させてもよい。なお、脱塩素装置４のダイス４ｃの形状は、任意の形状を与え得るが、後述するようにダイス４ｃに備えるカッタにより燃料として扱い易いペレット状とした成形品を得るものとするのが好ましい。

脱塩素装置４は、廃プラスチックＰの樹脂温度が２５０〜４００℃の範囲となるように昇温させ、廃プラスチックＰに混入しているポリ塩化ビニールやポリ塩化ビニリデンを熱分解させ、塩化水素ガスとして回収する。脱塩素装置４内の廃プラスチックＰは、この所定温度に３〜１５分程度維持し、熱分解を促すことが望まれる。但し、廃プラスチックＰの温度を上昇させ過ぎると、プラスチック分が炭化したり、揮発減量が増加したりするので、好ましくない。

排気ポンプ５は、脱塩素装置４のバレル内を真空引きするものである。熱分解により生じた塩化水素ガスは、排気ポンプ５により排気口４ｂを介して塩化水素処理装置６へと誘導される。塩化水素処理装置６内へと誘導された塩化水素ガスは、水に溶かして塩酸とした後に、水酸化ナトリウム等のアルカリと反応させて中和させるなどの処理を行う。一方、塩素分が除去された廃プラスチックは、高温になって十分に溶融し、かさ密度が更に大きくなった状態で脱塩素装置４のダイス４ｃから連続的に固形燃料として排出される。

次に、本発明の特徴である固形燃料化装置を停止させる際の脱塩素装置４への空気吸入を防止する停止時制御方法について説明する。

廃プラスチックの処理量が所望の処理料に達したことで、装置の運転を停止するため、計量機１を停止させる。この後、減容化装置２を停止する。また、カッタ等の下流機器も停止する。なお、この際、制御装置１０は、排気ポンプ５、塩化水素処理装置６の運転を継続させる。これは、脱塩素装置４のバレル内の高温となった廃プラスチックＰより塩化水素ガスの発生が継続しているため、この塩素ガスを処理するためである。このため、排気ホンプ５により脱塩素装置４のバレル内は真空引きされている状態にある。

次に、これら計量機１、減容化装置２および下流機器が停止する一方、排気ホンプ５および脱塩素装置４が動作している状態において、制御装置１０は、脱塩素装置４のダイス４ｃから意図的に固形燃料を漏出させるためのドルーリング運転を開始させる。ドルーリングは脱塩素装置４のバレル内の２本のスクリュを、通常の廃プラスチックＰの攪拌・混練の際における回転数（例えば２５ｒｐｍ）よりも低い回転数（例えば５ｒｐｍ）で回転させて行う。このドルーリング運転を行うことで廃プラスチックＰがダイス４ｃを塞ぐこととなり、よって、脱塩素装置４内にダイス４ｃから空気が吸入されてしまうのを防止することができる。このため、脱塩素装置４がドルーリング運転を行っている間、操業者はダイス４ｃに蓋をする準備を行う時間的余裕ができ、脱塩素装置４を停止させダイス４ｃに確実に蓋をすることが可能となる。

ダイス４ｃに蓋がなされた後、制御装置１０は、脱塩素装置４のドルーリング運転を停止するとともに排気ポンプ５および塩化水素処理装置６の運転を停止することで固形燃料化装置全体を停止させる。

このように本実施形態によれば、ドルーリング運転を行いダイス４ｃを固形燃料にて塞ぐことでダイス４ｃからの空気吸入を防ぎ、脱塩素装置４のバレル内に空気が吸入されて高温となった塩化水素ガスが発火し、脱塩素装置４のバレル内、排気ポンプ５および塩化水素処理装置６にまで悪影響が及ぶのを防止することができる。

なお、脱塩素装置４による通常混練時におけるスクリュ回転数およびドルーリング運転時のスクリュ回転数は廃プラスチックの処理量や廃プラスチックの粘度低下等を考慮して設定される。

本実施形態のドルーリング運転は、通常の運転終了時に行うのみならず、何らかの異常により計量機１、減容化装置２および下流機器が停止する一方、排気ホンプ５および脱塩素装置４が動作している状態になった場合においても行われる。これにより、操業者は予期せぬ異常停止に備えて、常時装置周辺で待機しなければならないといった煩わしさから解放される。また、本実施形態によれば、操業者が異常停止時にダイス４ｃに蓋をする作業を的確に行なえなかった場合においてもダイス４ｃを廃プラスチックＰにより塞ぐことができる。

ところで、廃プラスチック内には金属異物が混入しており、これが原因で減容化装置２のスクリュ駆動モータやカッタ駆動モータに異常が発生する場合がある。一方、脱塩素装置４のスクリュ駆動モータは金属異物による異常発生が限りなくゼロに近いことが経験的に解っている。このため、脱塩素装置４のドルーリング運転を、停止もしくは異常停止時の停止シーケンスに組み込むことが可能となる。

なお、脱塩素装置４のスクリュ駆動モータは上述したように金属異物による異常発生が極めて少ないものの、脱塩素装置４のドルーリング運転ができない状態に対処するため、図２に示すように、切替弁１５と放散管１６を設ける構成としてもよい。切替弁１５は、脱塩素装置４の排気口４ｂと排気ポンプ５とを接続する配管の間に設けられ、放散管１６は、その一端が切替弁１５に接続され他端が大気に開放されている。固形燃料化装置が運転している状態においては、制御装置１０は、切替弁１５を、脱塩素装置４と排気ポンプ５とが連通するようにさせている。しかし、脱塩素装置４のスクリュ駆動モータに異常が発生した場合には、制御装置１０は、脱塩素装置４と放散管１６とを連通させるように切替弁１５を切り替えて脱塩素装置４のバレル内を正圧にする。これにより、脱塩素装置４と外気との圧力差をなくし、ダイス４ｃからの空気の吸入を防止することができる。また、脱塩素装置４のドルーリング運転時において、切替弁１５を放散管１６側に切り替える制御を併用することで更に安全性が高まる。

なお、この切替弁１５の放散管１６側に切り替えだけで、ダイス１１ｃからの空気の吸入を防止することは可能である。しかしながら、本発明は、脱塩素装置４のスクリュ駆動モータに異常がない限りドルーリング運転を行い、脱塩素装置４のスクリュ駆動モータに異常がある場合のみ切替弁１５の放散管１６側に切り替えることで放散管１６からの塩化水素ガスの開放を極力抑えている。

本発明の廃プラスチックの固形燃料化装置の構成の一例を示す図である。 切替弁と放散管とを備えた廃プラスチックの固形燃料化装置の構成の一例を示す図である。 従来の廃プラスチックの固形燃料化装置の構成の一例を示す図である。

符号の説明

１ 計量機
２ 減容化装置
２ａ 供給口
２ｂ 排出口
２ｃ 脱気孔
４ 脱塩素装置
４ａ 供給口
４ｂ 排気口
４ｃ ダイス
５ 排気ポンプ
６ 塩化水素処理装置
１０ 制御装置
１５ 切替弁
１６ 放散管

Claims (3)

1. バレル内のスクリュにより廃プラスチックを混練することで熱分解ガスを除去し、熱分解ガスを除去した廃プラスチックをダイスから押し出す脱塩素装置と、前記脱塩素装置に廃プラスチックを供給する供給手段と、前記脱塩素装置内を真空脱気する排気ポンプとを備えた固形燃料化装置の停止時制御方法であって、
   前記供給手段から廃プラスチックを供給されながら前記脱塩素装置が前記スクリュを回転させて前記廃プラスチックの攪拌及び混練を行った後に、前記供給手段が停止し前記排気ポンプが作動している状態で、制御装置は、前記脱塩素装置が前記廃プラスチックの前記攪拌及び混練を行う際の回転数よりも低い回転数で前記スクリュを回転させ、該スクリュの回転によって、前記脱塩素装置に設けられた固形燃料を排出するダイスから該固形燃料を漏出させて前記ダイスを塞ぎ、前記ダイスからの空気の吸入を防止するように前記脱塩素装置を制御することを含む、固形燃料化装置の停止時制御方法。
2. 前記固形燃料化装置が、前記脱塩素装置と前記排気ポンプとを接続する管に設けられた切替弁と、一端が前記切替弁に接続され、他端が大気に開放している放散管とを備えており、
   前記制御装置は、前記切替弁を、前記脱塩素装置と前記排気ポンプとが連通する状態から前記脱塩素装置と前記放散管とが連通する状態に切り替えて脱塩素装置内を正圧にする工程を含む、請求項１に記載の固形燃料化装置の停止時制御方法。
3. 前記供給手段が廃プラスチックを計量する計量機と、廃プラスチックを減容化させるとともに水分を除去する減容化装置を有する、請求項１または２に記載の固形燃料化装置の停止時制御方法。

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