| 【発明の名称】 |
可縮性装入物の減容装入方法および装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】相沢 完二
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| 【要約】 |
【課題】本発明は、可縮性装入物を減容し、炉内に直接装入する可縮性装入物の減容装入方法および装置に関する。
【解決手段】可縮性装入物を、押し出し成形機に投入して圧縮し、成形ダイから成形体として押し出し、該成形ダイの成形断面積よりも断面積が大きく、かつ、前記成形ダイに連結し、炉壁に穿通した孔を介して炉内に連絡する供給管を通して炉内に送り込む。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 可縮性装入物を減容し、炉内に直接装入する可縮性装入物の減容装入方法であって、前記可縮性装入物を、押し出し成形機に投入して圧縮し、成形ダイから成形体として押し出し、該成形ダイの成形断面積よりも断面積が大きく、かつ、前記成形ダイに連結し、炉壁に穿通した孔を介して炉内に連絡する供給管を通して炉内に送り込むことを特徴とする可縮性装入物の減容装入方法。
【請求項２】 可縮性装入物を減容し、炉内に直接装入する可縮性装入物の減容装入装置であって、前記可縮性装入物を投入して圧縮し、成形ダイから成形体として押し出す押し出し成形機と、該成形ダイの成形断面積よりも断面積が大きく、かつ、前記成形ダイに連結し、炉壁に穿通した孔を介して炉内に連絡する供給管と、を有することを特徴とする可縮性装入物の減容装入装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、廃プラスチック、紙や木材の屑、シュレッダーダスト、ゴム、一般廃棄物（都市ごみ）等の可縮性装入物を圧縮して減容し、高炉、灰焼却炉等の炉内に装入する可縮性装入物の減容装入方法および装置に関する。なお、以下では、可縮性装入物の一例として廃プラスチックを例示して説明を行う。ここで、廃プラスチックが圧縮・減容時の摩擦熱等で溶解するのに対し、紙や木材の屑、シュレッダーダスト等の他の可縮性装入物は一般に溶解しない。しかしながら、いずれの可縮性装入物も圧縮・減容され、棒状の成形体となる点では同様であり、本発明が可縮性装入物一般に広く適用できるものであることは言うまでもない。
【０００２】
【従来の技術】近年、廃プラスチックの処分が大きな問題となってきているが、その解決策の一つとして、廃プラスチックを灰溶融炉や高炉の補助燃料もしくは副原料として用いることが行われるようになってきた。例えば、廃プラスチックを高炉の充填層下部にある送風羽口前の空洞部（以下「レースウェイ」と呼ぶ）に送り込み、還元剤として再利用することが工業的に行われている。
【０００３】ここで用いる廃プラスチックは、一般廃棄物系プラスチックから炉体に悪影響を及ぼす塩化ビニール等を分離除外したものであり、破砕、造粒して形状、粒度を整えた後、空気輸送にて羽口から吹き込むものである。2000℃といわれる高温のレースウェイに吹き込まれた廃プラスチックは、瞬時にガス化し、還元ガスである水素と一酸化炭素に分解され、鉄鉱石の還元に利用される。
【０００４】その他に、廃プラスチックを炉に装入する廃プラスチック供給装置として、先端を炉内に臨ませた供給管内にスクリューを収納し、供給管の後端側からフレーク状の廃プラスチックを投入して、スクリューの回転で搬送して供給管の先端から炉内に装入する、いわゆるスクリュー方式の供給装置も採用されている。一方、廃プラスチックを押し出し成形機で減容・成形し、その成形体をハンドリングして炉の投入口から装入することも行われている。
【０００５】図３に示すように、押し出し成形機１は、可縮性装入物である廃プラスチック２を投入口３から投入し、内部のスクリュー４で破砕、圧縮、混練して減容を行い、成形ダイ５から成形体８として押し出すものである。投入された廃プラスチック２は、スクリュー４による破砕、圧縮で発生する摩擦熱で溶解され、いっそう減容が促進される。また、摩擦熱のみでは十分に溶解しない場合には、外部加熱を行う場合もある。
【０００６】投入された廃プラスチック２の形状がバラバラであっても、成形ダイ５から押し出された成形体８は棒状体となり、それをカッタ６で一定長に切断することで、一定の寸法に整えることができ、ハンドリングや炉への投入を容易に行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来技術は、それぞれ、以下の問題を有している。まず、破砕・造粒した廃プラスチックを高炉、溶融還元炉等の羽口からレースウェイに吹き込むには、破砕・造粒や空気輸送のために高価な設備投資が必要となる。
【０００８】また、スクリューを内蔵した供給管方式では、単に、固形状態の廃プラスチックを常温下で機械的に押し出すものであることから、搬送距離が長いと、押し込み力が管壁にも作用して廃プラスチックが供給管内で圧密され、炉内に装入しにくくなる。さらに、供給管の先端が炉内の高温部に曝されるため、スクリュー先端が焼損しやすい。また、内部にスクリューを具備させることから供給管の断面形状は丸形に制限されることになり、供給管を細くするには内部に具備させるスクリューも細くする必要があり、スクリューの製作が困難となる。
【０００９】一方、廃プラスチックを押し出し成形機で成形し、カッタで一定長に切断した成形体を炉内に装入する方式では、成形体の粒径が比較的大きくなり、炉内に装入するには、一般の固形物と同様に、炉に大きな投入口を設け、シュートやスクリューフィーダ、ロータリフィーダ、プッシャ等にて装入する必要がある。そのため、供給すべき高温の充填層内等に成形体を直接送り込むことが困難であり、効率的ではない。また、成形体をハンドリングする物流のために少なからぬ設備投資が必要となる。
【００１０】本発明は、以上の問題を解決し、多様な形状の廃プラスチックに対応可能であり、簡便で、かつ、安価に廃プラスチックを炉内に装入することを可能とする可縮性装入物の減容装入方法および装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、スクリュー押し出し式の押し出し成形機を用いて、廃プラスティックを破砕、圧縮、混練することで、形状が異なるプラスチックでも同一形状に減容成形することが可能であり、また、成形後の成形体は硬い棒状となるので、供給管内を非充填状態として、すいた状態としても押し出し搬送が可能である点に着目してなされたものである。
【００１２】すなわち、本発明は、可縮性装入物を減容し、炉内に直接装入する可縮性装入物の減容装入方法であって、前記可縮性装入物を、押し出し成形機に投入して圧縮し、成形ダイから成形体として押し出し、該成形ダイの成形断面積よりも断面積が大きく、かつ、前記成形ダイに連結し、炉壁に穿通した孔を介して炉内に連絡する供給管を通して炉内に送り込むことを特徴とする可縮性装入物の減容装入方法によって上記課題を解決した。
【００１３】また、本発明は、可縮性装入物を減容し、炉内に直接装入する可縮性装入物の減容装入装置であって、前記可縮性装入物を投入して圧縮し、成形ダイから成形体として押し出す押し出し成形機と、該成形ダイの成形断面積よりも断面積が大きく、かつ、前記成形ダイに連結し、炉壁に穿通した孔を介して炉内に連絡する供給管と、を有することを特徴とする可縮性装入物の減容装入装置によって上記課題を解決した。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の可縮性装入物の減容装入装置の好適な実施の形態を図１に基づき説明する。本発明の減容装入装置は、既に図３に基づき説明した押し出し成形機１と、その先端の成形ダイ５に連結し、溶解炉11の炉壁12に穿通した孔を介して炉内13に直接連絡した供給管10とを有することを特徴とし、さらに、供給管10は、その断面積を成形ダイ５の成形断面積よりも大きくし、成形体８と供給管10の間に十分な間隙10a を設けておくことを特徴とするものである。
【００１５】図１において、投入口３から投入した廃プラスチック２は、押し出し成形機１内において電動機７によって回転するスクリュー４によって破砕され、圧縮されて先端の成形ダイ５から押し出される。ここで、押し出し成形機１内の廃プラスチック２は、スクリュー４で破砕され、圧縮される際の摩擦熱で溶解される。その溶解温度は、通常、100 〜130 ℃程度である。なお、溶解温度に達しない場合には、外部から加熱して溶解させても良い。
【００１６】ここで、成形ダイ５から押し出された成形体８の断面形状は、成形ダイ５の開口形状によって規定される。図３において説明したように、一般の押し出し成形機では、連続的に押し出される棒状（または、ひも状）の成形体８は、カッタで一定寸法に切断され、または、曲げ折られて、パッキングやハンドリングのし易い一定長さに揃えられるが、本発明では、意図的に切断することは行わず、連続的に供給管10内に押し込んでいくことを特徴とする。
【００１７】ここで、本発明では、供給管10の内側寸法を、成形体８の断面寸法よりも大きくし、十分な隙間10a を設けておくことを特徴とする。こうすることで、成形体８が供給管10内に詰まって圧密することがなく、成形体８は、棒状（または、ひも状）のまま、成形ダイ５から続けて押し出され、供給管10内を炉内13まで搬送されるのである。
【００１８】成形体が供給管内を非充填状態で搬送される場合の抵抗は、搬送物である成形体の自重や曲げ接触に起因する管壁荷重と摩擦係数によって決まるが、これらによって発生する抵抗は、押し込み力が直接管壁に作用する充填状態での搬送に比較して格段に小さく、供給管を長くしても小さな力で搬送することができるのである。ここで、一般的に、押し出し成形機のスクリューが廃プラスチックを成形体として成形ダイから押し出すために付加する力は、供給管内で成形体を非充填状態で搬送する際に発生する抵抗よりも格段に大きいことから、供給管の断面積を、成形ダイの成形断面積よりも大きくしておくことで、かなりの距離を押し出し搬送することが可能となる。
【００１９】本発明では、成形体が圧縮減容され、その断面を小さくする、すなわち、細くすることが可能である。また、供給管内で成形体が充満状態となるようにさえしなければ、成形体の面積率をできる限り高くすることができるため、供給管は比較的小さな寸法とすることができる。また、供給管内にはスクリューフィーダ等の可動部品が不要であることから、供給管内面に簡単な保護ライニングを施し、必要に応じて冷却手段を追加するだけで、供給管を炉に直結することができ、成形体を炉内の高温部に直接送り込むことが可能となる。
【００２０】また、図１においては、押し出し成形機１の成形ダイ５が一つである場合を例示したが、これに限定するものではなく、例えば、図２に示すように、複数の成形ダイから成形体を同時に押し出すようにしても良いことは言うまでもない。図２に示すように、複数の成形ダイのそれぞれに供給管を連結することで、成形体を炉内の複数の箇所に同時に供給することも可能である。
【００２１】ここで、供給管の内壁と成形体との間隙を、成形体の断面寸法に比べてあまり大きくすると、成形体が曲がって管壁に押しつけられる結果、かえって搬送抵抗が大きくなってしまう。そのため、供給管内壁の断面寸法は、成形体断面寸法の1.1 〜２倍程度とすることを好適とする。また、供給管は、棒状の成形体を搬送することから直管とすることが望ましいが、曲率を一定にして緩やかに曲げてもよく、その場合でもかなりの距離を搬送することができる。
【００２２】なお、供給管の断面形状は、成形ダイの断面形状に合わせておけば、必ずしも円形とする必要はなく、自由に選ぶことが可能である。さらに、押し出し成形機の温度が過度に上昇するのを防止するため、押し出し成形機に自動注水装置を設けるようにしてもよい。また、成形ダイから押し出される成形体の温度が高い場合には、成形体が供給管内で管壁に溶着したり、押し込み時の抵抗力で曲がってしまう場合もあるので、成形ダイの出口部、すなわち、供給管の入り口部を冷却することを好適とする。冷却法としては、成形体表面に直接散水することが最も簡単であるが、冷却管入り口部の管壁を水冷するようにしても良い。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、長い供給管を用いて減容した成形体を搬送することが可能である。そのため、簡単な配管を行うだけで炉内の要所に成形体を直接供給することが可能となった。また、本発明は、多様な形状の廃プラスチックに対応可能であり、簡便で、かつ、安価に廃プラスチックを炉内に装入することを可能とした。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１２５８
【氏名又は名称】川崎製鉄株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年８月２４日（２０００．８．２４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９９５３１
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 英一
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| 【公開番号】 |
特開２００２−６０８１５（Ｐ２００２−６０８１５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年２月２８日（２００２．２．２８） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２５３５１１（Ｐ２０００−２５３５１１） |
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