はじめに：都市ごみ（MSW）の処理および廃棄物由来燃料（RDF）の製造に使用される二軸一次シュレッダーの役割は、不均一で予測しにくい投入物を、安定して搬送できる材料の流れに変えることです。
袋に入った家庭ごみ、事業系廃棄物、プラスチックフィルム、繊維製品、大型のプラスチック製品、場合によっては巻かれたカーペットなどが、混在した状態で処理ラインに投入されます。ラインの先頭に設置される一次シュレッダーに、細かく均一な粒子を製造することは求められていません。主な役割は、袋を開封し、廃棄物の容積を減らし、大きすぎる物や絡み合った物によって後段の選別設備や燃料製造工程が妨げられないようにすることです。
RDF/SRF製造ラインは、廃棄物発電施設やセメント工場などの共同処理設備へ燃料原料を供給します。米国環境保護庁（EPA）が採用する廃棄物管理の優先順位では、発生抑制、再使用、リサイクルが優先され、その後にエネルギー回収、最終処分が位置づけられています。この考え方に沿えば、一次シュレッダーは資源回収プロセスの一部です。埋立処分を容易にするためだけではなく、金属の回収や利用可能な燃料成分の分離を支援する役割を担います。
磁選機、渦電流選別機、スクリーン、風力選別機は、袋が開かれ、材料がほぐれた状態で供給される必要があります。袋が閉じたままの廃棄物や大型の物体は、設備の詰まりを引き起こしたり、適切な選別を妨げたりする可能性があります。そのため、一次シュレッダーは受入ヤードと主要な選別設備の間、処理ラインの早い段階に設置されます。
通常、廃棄物は荷下ろしエリアから投入ホッパーまたはコンベヤへ移送され、低速・高トルクの二軸シュレッダーを通過した後、鉄系金属の除去、非鉄金属の選別、ふるい分け、燃料の品質調整へと進みます。
大型物や危険物は破砕前に除去する必要がありますが、袋を開けずに完全な事前選別を行うことは、作業に時間がかかり、結果も不安定になりやすいため、現実的ではありません。二軸シュレッダーは袋を開き、紙やフィルムの塊をほぐし、大型物のサイズを小さくし、包装内部に閉じ込められた材料を取り出しやすくします。
このように、材料がほぐれて流れがより均一になることで、後段の処理が安定します。EPAの「Managing and Transforming Waste Streams」ツールも、地域規模のプロジェクト計画に同様の考え方を適用し、機械処理方式を選択する前に、都市ごみと事業系廃棄物の組成を把握することを重視しています。
主な運転リスクは、粒子サイズが仕様から外れることではなく、設備が停止することです。一次シュレッダーが詰まると、後続の投入コンベヤが停止し、選別設備への供給が途絶え、工場はそのシフトの一部で処理能力を失います。
そのため、機械は濡れた袋、フィルム、繊維製品、硬質プラスチックを処理する際に、材料がローターへ巻き付いたり、詰まりが発生したり、作業者が切断室を開けて手作業で対応したりすることなく、安定して運転できる必要があります。計画された稼働時間を通じて材料の流れを維持することが、一次シュレッダーの主要な性能目標です。
粒子を細かくすることを追求すると、この目標の達成は難しくなります。小さく均一な破砕物を得るには、混合廃棄物を破砕室内に長く滞留させる必要があり、エネルギー消費と刃物の摩耗が増えるほか、フィルムや繊維がローターに巻き付くリスクも高まります。
二軸一次シュレッダーは、微粉砕機や造粒機ではありません。出力は、きれいで均一なチップではなく、粗く、ほぐされ、容積が低減された材料の流れとして評価すべきです。選別は後段の設備で行い、燃料の最終的な粒度調整は、選別後の二次破砕機や仕上げ設備で行うのが適切です。
一次シュレッダーだけで厳格な燃料粒度仕様まで満たそうとすると、必要以上に大型の機械を選定したり、設備の稼働率が低下したり、詰まりの除去に時間を費やしたりする可能性があります。一次破砕工程には、明確な役割を一つ設定してください。つまり、処理ラインの材料の流れを止めないことです。
処理能力は機械のカタログ上の数値だけで決めるのではなく、処理ライン全体に合わせる必要があります。まず、利用可能な稼働時間と1日当たりの搬入量を確認します。平均搬入量は基本的な処理能力を決める目安となり、収集車が同時に到着したときのピーク流量は、最大負荷を把握するための指標となります。
コンベヤ、選別設備、貯留ホッパーには、それぞれ設計処理能力があります。一次シュレッダーは、後段の選別設備の平均消費量を上回る処理能力で運転できることが望ましく、短時間の搬入ピークはバッファー貯留設備で吸収します。
実際の処理能力は、処理条件によって変わります。材料の種類、水分、かさ密度、投入量を制御できるかどうかが、実際の処理量に影響します。このため、二軸シュレッダーのメーカーは、単一の処理量ではなく、能力範囲を提示することが一般的です。
例えば、SOYUの二軸産業用シュレッダーは、一般的な処理能力が1～30 t/hとされ、MSWおよびRDF/SRFの一次処理向けに設計されています。この範囲は初期検討の目安になりますが、特定のプロジェクトで時間当たりの処理能力を確定するには、年間の廃棄物データが必要です。春季の庭木・草木ごみと、冬季の包装材やプラスチックフィルムを中心とする廃棄物では、処理特性が大きく異なります。
スクリーンレス重力排出は、機械の機能であると同時に、処理ラインのレイアウトを決める要素でもあります。破砕された材料は、ローターによって引き裂かれ、解放されると、破砕室の下部からそのまま落下します。目標サイズに達するまで材料を保持するスクリーンバスケットも、大きな破砕物を再処理するための戻りコンベヤも必要ありません。
そのため、シュレッダーの下部に排出コンベヤを設置するための空間を確保でき、周辺設備への保守アクセスも容易になります。
排出物の長さにはばらつきがあるため、コンベヤやシュートは、長いフィルム、布状材料、引き裂かれた包装材が詰まったり、ブリッジを形成したりしないように設計する必要があります。通常は、衝撃対策を施した頑丈なベルトコンベヤをシュレッダーの下に設置し、長い材料が引っ掛からずに通過できるよう、側面にも十分な余裕を設けます。
また、自由に排出された材料がコンベヤ上に比較的安定した層を形成することで、後段の磁選効率が向上する可能性があります。材料が速やかに破砕室から排出されるため、室内に材料が蓄積して機械が停止することも防ぎやすくなります。
SOYUは、このスクリーンレス重力排出方式に、過負荷時にローターを自動逆転させるSiemens PLC制御を組み合わせています。これにより、湿ったフィルムや繊維状材料による詰まりを、作業者が機械内部に立ち入ることなく解消しやすくなります。
問い合わせに使用する投入物データは、工場の1日分だけではなく、年間を通じた変動を反映する必要があります。MSWの組成は季節によって変化します。祝祭日シーズンの包装廃棄物、夏季の庭園ごみ、建設工事後の廃棄物などによって、シュレッダーに投入されるフィルム、繊維、水分、硬質材料の割合が変わります。
事業系廃棄物も、施設が受け入れる事業者の種類によって組成が変化します。計量記録や選別記録がある場合、それらは単一の試験室分析結果よりも、機械の選定に役立つことがあります。実際の変動幅を把握できるためです。
問い合わせには、通常稼働日の平均処理量（t/h）、ピーク時の投入量、想定される最大投入物、フィルムおよび繊維の割合、水分含有率、投入物がバラ積みか圧縮ベールか、後段の固定式コンベヤや選別機の定格処理能力を記載してください。
十分な運転条件の情報があれば、メーカーは一般的な処理能力の範囲を、対象ラインに適したモーター出力、刃物構成、制御設定へと具体化できます。
機械安全も同じ仕様書の中で確認する必要があります。英国の安全衛生庁（HSE）が廃棄物・リサイクル設備について示すガイダンスでは、適切に設計された安全ガード、安全なエネルギー遮断手順、投入開口部へのアクセス管理が重視されています。
過負荷時の自動逆転機能があっても、詰まりの除去や保守作業の前に電源を遮断し、ロックアウトする必要性はなくなりません。こうした安全なアクセス方法は、初期段階からレイアウトに組み込むべきです。
MSW/RDF向け一次シュレッダーは、細かい粒子を作る能力ではなく、処理ライン全体で材料の流れを維持する能力を基準に選定すべきです。工程の早い段階に設置し、粗く不均一な出力を前提としたうえで、選別設備と燃料製造設備を含むシステム全体に対して処理能力を評価してください。
問い合わせ時には、平均処理量とピーク処理量、季節ごとの投入物組成、水分含有率、投入時の材料状態、後段設備の処理能力を提示してください。また、排出方式がコンベヤや貯留設備の配置にどのように適合するかを確認しましょう。
SOYUの二軸産業用シュレッダーは、1～30 t/hの処理能力、スクリーンレス重力排出、MSWおよびRDF/SRFの一次処理への対応、Siemens PLCによる過負荷時の自動逆転機能を備えた、実用的な初期検討の基準となります。発注前に、実際の廃棄物データに基づいて時間当たりの処理能力と機械構成を確認してください。
A：二軸一次シュレッダーは、RDF/SRF製造ラインの入口で材料の流れを制御する役割を担います。袋や圧縮ベールを開き、大型または絡み合った廃棄物をほぐし、磁選機、渦電流選別機、スクリーン、風力選別機が処理しやすい状態にします。細かな粒度調整は、後段の仕上げ設備で行うことを前提とします。
A：平均日量を計画稼働時間で割って基本処理能力を算出し、収集車が同時に到着した際のピーク流量を吸収できる余裕を加えてください。実際の処理能力は、廃棄物の組成、水分、ホッパーへの投入速度にも左右されます。そのため、メーカーにはカタログ上の平均値だけではなく、季節変動を含む実際の廃棄物データに基づいて能力を算定してもらう必要があります。
A：混合MSWには、スクリーンバスケットに巻き付いたり、開口部を詰まらせたりする可能性のあるフィルム、繊維、湿った有機物が含まれています。スクリーンレス重力排出では、ローターが材料を破砕すると、そのまま破砕室から排出されます。これにより、破砕室内の材料滞留を抑え、連続投入を支援し、スクリーンの清掃や交換も不要になります。
