專(zhuān)利名稱(chēng)：固體燃料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體燃料。更具體地，本發(fā)明涉及一種通過(guò)有效地利用廢木材、廢 紙和廢塑料獲得的固體燃料。更加具體地，本發(fā)明涉及一種固體燃料，其通過(guò)有效地利用 木材、紙和塑料的廢棄物獲得，燃燒后產(chǎn)生盡可能少量的有害氣體和殘?jiān)⑶耶a(chǎn)生大量的 熱，本發(fā)明特別涉及一種適用于作為發(fā)電用燃料的固體燃料。
背景技術(shù)：
伴隨著生活的現(xiàn)代化，從家庭生活、生產(chǎn)工廠、加工工廠等大量產(chǎn)生廢棄物如廢木 材、廢紙和塑料，而且這些廢棄物的處理現(xiàn)在是一個(gè)社會(huì)問(wèn)題。這些廢棄物中的大部分被回 收并焚燒或地下掩埋。然而，回收后再利用為生活用品或用作能源的廢棄物的比例在逐漸 增加，但是仍然不能令人滿(mǎn)意。特別是來(lái)自老房子的廢木材、間伐材和廢紙的部分已經(jīng)被燒掉，這是因?yàn)檫@些廢 棄物的回收和分類(lèi)花費(fèi)大并且其再利用困難。同時(shí)，對(duì)于廢塑料，雖然PET瓶主要被地方政 府部分地回收和再利用，但是大多數(shù)其它塑料沒(méi)有再利用并且被燒掉了，這是因?yàn)榇嬖诖?量的樹(shù)脂的種類(lèi)和形狀并且這些樹(shù)脂的回收和分類(lèi)的成本巨大。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題于是，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)進(jìn)行了深入研究以開(kāi)發(fā)固體燃料，所述固體燃料可以 通過(guò)使用再利用困難的廢木材和廢紙和難以分類(lèi)的廢塑料作為能源而不焚燒它們來(lái)獲得。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將廢木材和廢紙破碎成預(yù)定尺寸的碎片，以預(yù)定比例使用廢木材，將 預(yù)定的少量廢塑料與之混合，并且將所得混合物加熱和成形，得到的產(chǎn)物有效地作為發(fā)電 用固體燃料，由于塑料作為粘結(jié)劑的作用，其可以維持具有預(yù)定尺寸的固體形狀，作為燃料 產(chǎn)生大量的熱并且產(chǎn)生極少量有害氣體和有害殘?jiān)?。根?jù)本發(fā)明，可以提供一種固體燃料，所述固體燃料可以作為能源用于發(fā)電，特別 是作為通過(guò)有效利用原本沒(méi)有實(shí)用價(jià)值并且被焚燒的廢木材、廢紙和廢塑料的清潔能源。專(zhuān)利文獻(xiàn)1提出一種從廢紙和廢塑料獲得的固體燃料。這種固體燃料實(shí)際上包含 基于100重量份廢紙為25 100重量份的廢塑料，并且使用了相對(duì)大量的廢塑料(總計(jì) 20 50重量％ )。該專(zhuān)利公開(kāi)教導(dǎo)可以共混更多廢木材，但是在實(shí)施例中使用的廢木材的 量不超過(guò)總量的10重量％。上述固體燃料包含相對(duì)大比例的廢塑料，因此需要通過(guò)加熱獲 得的固體燃料而對(duì)其脫氯的步驟，以抑制由于包含聚氯乙烯引起的在燃燒時(shí)的麻煩。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 JP-A 7-82581用于解決問(wèn)題的方案根據(jù)本發(fā)明，提供一種在以下第(1)至(6)項(xiàng)中限定的固體燃料。(1) 一種固體燃料，其由具有尺寸為1 25mm的木碎片、具有尺寸為1 25mm的 紙碎片和熱塑性樹(shù)脂的混合物成形，其中該混合物包含木碎片和紙碎片合計(jì)80 95重量份，和熱塑性樹(shù)脂5 15重量份，并且木碎片與紙碎片的重量比是20 80 90 10。(2)根據(jù)上述第(1)項(xiàng)所述的固體燃料，其中各碎片的平均尺寸為15 60cm3。(3)根據(jù)上述第(1)項(xiàng)所述的固體燃料，其具有圓柱狀的形狀。(4)根據(jù)上述第(1)項(xiàng)所述的固體燃料，其具有表觀比重為0. 4 0. 5g/cm3(5)根據(jù)上述第(1)項(xiàng)所述的固體燃料，其產(chǎn)生20 30MJ/kg熱。(6)根據(jù)上述第⑴項(xiàng)所述的固體燃料，其用于發(fā)電。發(fā)明的效果本發(fā)明的固體燃料是通過(guò)以均衡比例利用廢木材、廢紙和廢塑料獲得的，并且可 以有效地用作一種新能源，特別是用于發(fā)電的能源。本發(fā)明的固體燃料可以是一種新固體燃料，其通過(guò)利用本當(dāng)被焚燒的木材、紙和 塑料廢棄物獲得，產(chǎn)生極少量有害氣體和有害殘?jiān)?，并產(chǎn)生大量熱。特別地，在本發(fā)明的固體燃料中，當(dāng)將廢木材破碎成特定尺寸的碎片并以預(yù)定比 例使用時(shí)，即使以相對(duì)小的比例使用樹(shù)脂，樹(shù)脂也有效地起粘結(jié)劑的作用，從而使得可以成 形固體燃料。因?yàn)楫a(chǎn)生的熱量可以通過(guò)使用少量樹(shù)脂控制，并且可以盡可能地減少氯系樹(shù) 脂如聚氯乙烯的量，所以不需要脫氯操作如熱處理。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的固體燃料是一種通過(guò)成形木碎片、紙碎片和熱塑性樹(shù)脂的混合物獲得的 固體，并將要丟棄的廢棄物用作這些原料。以下將描述原料的比例和成形方法。(a)木碎片將通過(guò)使舊家具和建筑物如老房子解體而回收的廢木材、來(lái)自鋸木廠的木屑和端 材、間伐材和使用過(guò)的平板架(pallet)用作木碎片的原料。木材的種類(lèi)并不特別限定。當(dāng) 上述廢木材是干燥的時(shí)，將其以原樣使用，當(dāng)其含水時(shí)，將其干燥并破碎?；厥兆凿從緩S的 木屑，當(dāng)木屑的尺寸落在以下說(shuō)明的范圍內(nèi)時(shí)，可以以原樣使用，而不破碎。通過(guò)破碎獲得的木碎片的尺寸為1 25mm，優(yōu)選2 20mm。這里使用的術(shù)語(yǔ)“尺 寸”是指各木碎片的最大直徑。更具體地說(shuō)，可以將通過(guò)具有25mm以下、優(yōu)選20mm以下的 開(kāi)口的篩子的木碎片用作原料。木碎片的形狀不特別限定，只要它們通過(guò)具有齒的旋轉(zhuǎn)破 碎機(jī)破碎。期望木碎片是具有含水量為20重量％以下、優(yōu)選15重量％以下的干燥木碎片。(b)紙碎片紙碎片的原料不僅僅是作為再生紙?jiān)倮玫膹U紙，如舊書(shū)、報(bào)紙、紙板和辦公用 紙，還可以是難以作為再生紙?jiān)倮玫耐坎技埡蛯訅杭?。將這些紙?jiān)霞羟谐沙叽鐬? 25mm、優(yōu)選2 20mm。這里使用的術(shù)語(yǔ)“尺寸”是指通過(guò)具有25mm以下、優(yōu)選20mm以下的 開(kāi)口的篩子的紙碎片的尺寸。用作原料的紙碎片優(yōu)選是干燥的，但是可以含有15重量％以 下、優(yōu)選10重量％以下量的水。(c)熱塑性樹(shù)脂使用作為廢塑料回收的那些作為熱塑性樹(shù)脂，并且具有熔點(diǎn)為80 180°C、優(yōu)選 90 150°C的塑料是合適的。所述熱塑性樹(shù)脂的實(shí)例包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯、 聚碳酸酯、ABS、丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、聚乙酸乙烯酯樹(shù)脂和橡膠。因?yàn)槭褂脧U塑料， 所以它們通常作為混合物使用。盡管因?yàn)楫?dāng)其燃燒時(shí)產(chǎn)生有害氣體而不優(yōu)選聚氯乙烯，但是在本發(fā)明的固體燃料中樹(shù)脂的含量相對(duì)低，因此樹(shù)脂中包含少量聚氯乙烯幾乎不引起問(wèn)題。當(dāng)熱固性樹(shù)脂以15重量％以下、優(yōu)選10重量％以下的量混入熱塑性樹(shù)脂中時(shí)，只 要不干擾成形就沒(méi)有問(wèn)題。由于當(dāng)熱塑性樹(shù)脂與木碎片和紙碎片混合時(shí)其起粘結(jié)劑的作用，所以期望熱塑性 樹(shù)脂應(yīng)當(dāng)破碎成小的碎片以致其可以緊密地和充分地與木碎片和紙碎片混合并分散至其 中。具體地，樹(shù)脂碎片期望地具有50mm以下、優(yōu)選40mm以下的直徑。為達(dá)到此目的，將其 破碎后，使用通過(guò)具有50mm以下、優(yōu)選40mm以下的開(kāi)口的篩子的碎片。熱塑性樹(shù)脂可以通 過(guò)再熔融廢塑料并將它們形成具有上述尺寸的片或顆粒獲得。(d)組成在本發(fā)明的固體燃料中木碎片與紙碎片的重量比為20 80 90 10，優(yōu)選 25 75 85 15，特別優(yōu)選30 70 80 20。在上述范圍內(nèi)，通過(guò)使用相對(duì)少量的樹(shù) 脂可以使其硬化，并且廢木材和廢紙均衡地再利用成為可能，由此產(chǎn)生的熱量變得穩(wěn)定。熱 塑性樹(shù)脂的量為5 15重量份，基于木碎片和紙碎片的總量85 95重量份。優(yōu)選地，熱 塑性樹(shù)脂的量為7 13重量份，基于木碎片和紙碎片的總量87 93重量份。(e)成形方法優(yōu)選將上述木碎片、紙碎片和熱塑性樹(shù)脂應(yīng)當(dāng)以上述比例混合在一起，并且所得 混合物應(yīng)當(dāng)在100 160°C，優(yōu)選110 150°C，特別優(yōu)選120 140°C下加熱，并且加壓和 壓縮以致將熱塑性樹(shù)脂熔融并作為粘結(jié)劑緊密分散。特別優(yōu)選應(yīng)當(dāng)將木碎片和紙碎片預(yù)先混合在一起，然后將熱塑性樹(shù)脂與所得混合 物混合。單螺桿或雙螺桿加熱擠出機(jī)可以用作用于將它們混合和加熱的機(jī)器。特別希望使用雙螺桿擠出機(jī)。將用擠出機(jī)壓縮和擠出的組合物從圓形噴嘴排出， 并且切成合適的長(zhǎng)度以獲得圓柱狀成形產(chǎn)物。當(dāng)圓形噴嘴的直徑設(shè)為25 50mm，優(yōu)選30 40mm，切斷長(zhǎng)度設(shè)為20 70mm，優(yōu) 選25 65mm時(shí)，此時(shí)可以獲得具有期望尺寸的固體燃料。(f)固體燃料的特性由于工業(yè)上優(yōu)選用上述成形方法生產(chǎn)本發(fā)明的固體燃料，所以固體燃料的形狀 期望是圓柱狀或棱柱狀的，特別優(yōu)選圓柱狀。至于固體燃料的尺寸，各碎片的體積為平均 15 60cm3，優(yōu)選 20 55cm3。固體燃料的表觀比重為0. 4 0. 5g/cm3，優(yōu)選0. 42 0. 48g/cm3。由于在固體燃料中木碎片和紙碎片的含量是均衡的并且熱塑性樹(shù)脂的含量相對(duì) 低，因此產(chǎn)生的熱量穩(wěn)定在20 30MJ/kg，優(yōu)選22 ^MJ/kg。因此，由于本發(fā)明的固體燃 料是通過(guò)以均衡的比例利用廢木材、廢紙和廢塑料獲得的，并且其產(chǎn)生的熱量大且穩(wěn)定，其 有利地用作產(chǎn)生熱能的燃料。實(shí)施例提供以下實(shí)施例以進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。用于以下實(shí)施例的木碎片、紙碎片和熱塑性樹(shù)脂描述如下。(1)木碎片；所述木碎片(尺寸為25mm以下)通過(guò)破碎廢木材如從建筑材料獲得的廢木材和通過(guò)鋸木材獲得的端材獲得。(2)紙碎片；所述紙碎片(尺寸為25mm以下)通過(guò)破碎廢包裝紙和具有保護(hù)膜的廢紙獲得。(3)熱塑性樹(shù)脂所述熱塑性樹(shù)脂(尺寸為40mm以下)是聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、 ABS樹(shù)脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)和聚丙烯酸酯樹(shù)脂(PA)的混合物的 破碎產(chǎn)物。實(shí)施例1將10重量份熱塑性樹(shù)脂與80重量份木碎片和10重量份紙碎片的混合物混合， 并將所得混合物用在130°C下加熱的雙螺桿擠出機(jī)擠出以獲得具有直徑為約35mm(長(zhǎng)度為 65mm)的圓柱狀固體燃料。該固體燃料的表觀比重(堆積比重)、產(chǎn)生的熱量和氯含量示于 表1。實(shí)施例2除了木碎片、紙碎片和熱塑性樹(shù)脂的量分別改變?yōu)?5重量份、45重量份和10重量 份，以及加熱溫度改變?yōu)?25°C以外，以與實(shí)施例1相同的方式獲得圓柱狀固體燃料(長(zhǎng)度 為60mm)。該固體燃料的表觀比重(堆積比重)、產(chǎn)生的熱量和氯含量示于表1。實(shí)施例3除了木碎片、紙碎片和熱塑性樹(shù)脂的量分別改變?yōu)?0重量份、40重量份和10重量 份，以及加熱溫度改變?yōu)?25°C以外，以與實(shí)施例1相同的方式獲得圓柱狀固體燃料(長(zhǎng)度 為60mm)。該固體燃料的表觀比重、產(chǎn)生的熱量和氯含量示于表1。實(shí)施例4除了木碎片、紙碎片和熱塑性樹(shù)脂的量分別改變?yōu)?0重量份、45重量份和5重量 份，以及加熱溫度改變?yōu)?20°C以外，以與實(shí)施例1相同的方式獲得圓柱狀固體燃料(長(zhǎng)度 為IOmm)。該固體燃料的表觀比重、產(chǎn)生的熱量和氯含量示于表1。實(shí)施例5除了木碎片、紙碎片和熱塑性樹(shù)脂的量分別改變?yōu)?5重量份、40重量份和15重量 份，以及加熱溫度改變?yōu)?25°C以外，以與實(shí)施例1相同的方式獲得圓柱狀固體燃料(長(zhǎng)度 為70mm)。該固體燃料的表觀比重、產(chǎn)生的熱量和氯含量示于表1。表 權(quán)利要求
1.一種固體燃料，其由具有尺寸為1 25mm的木碎片、具有尺寸為1 25mm的紙碎片 和熱塑性樹(shù)脂的混合物成形，其中所述混合物包含木碎片和紙碎片合計(jì)80 95重量份，和 熱塑性樹(shù)脂5 15重量份，并且木碎片與紙碎片的重量比是20 80 90 10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體燃料，其中各碎片的平均尺寸為15 60cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體燃料，其具有圓柱狀的形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體燃料，其具有表觀比重為0.4 0. 5g/cm3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體燃料，其產(chǎn)生20 30MJ/kg熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體燃料，其用于發(fā)電。
全文摘要
提供一種固體燃料，其通過(guò)以均衡方式使用廢木材、廢紙和廢熱塑性樹(shù)脂而具有穩(wěn)定發(fā)熱量。該固體燃料特征在于包含具有尺寸為1～25mm的木碎片、具有尺寸為1～25mm的紙碎片和熱塑性樹(shù)脂的混合物。該混合物包含5～15重量份熱塑性樹(shù)脂，基于木碎片和紙碎片的總重量80～95重量份，并且木碎片與紙碎片的重量比是20∶80～90∶10，將該混合物成形。
文檔編號(hào)C10L5/44GK102089412SQ20088013030
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2008年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者木山通宏 申請(qǐng)人:株式會(huì)社創(chuàng)造