相模原市南清掃工場の安定した操業状況
The Stable Operation Results of Minami Waste to Energy & Recovery Plant

小松原裕介＊
Yusuke Komatsubara

道場研二＊
Kenji Michiba

山形成生＊
Naruo Yamagata

技術士（衛生工学部門）

小武海陽＊＊Yoh Kobukai

当社は2010年３月，国内最大規模の流動床式ガス化溶融炉を有する相模原市南清掃工場（以下，南清掃工場と記す）を納入した。竣工以来，搬入される様々なごみに対しての安定的な処理を継続している。南清掃工場では積極的なマテリアルリサイクル・サーマルリサイクルに加え，相模原市北清掃工場のストーカ焼却灰（以下，他所灰と記す）の混合処理による最終処分場の延命化を推進しており，当社の流動床式ガス化溶融炉が循環型社会の形成に対して優れた技術であることが証明できた。
The Sagamihara City Minami Waste to Energy & Recovery Plant, which is the largest Fluidized-bed
Gasiﬁcation and Melting plant in Japan, was completed in March 2010 and continues stable operation for
more than 6 years. This Sagamihara plant positively contributes to material recycling, thermal recycling
and landﬁll life extension to treat the bottom ash taken from the other plant. The Kobelco’s Gasiﬁcationand Melting technology veriﬁes high performance to create Sound and Sustainable society.

Key Words：
ごみ発

電

Waste to Energy

流動床式ガス化溶融炉

Fluidized Bed Gasiﬁcation and Melting Furnace

マテリアルリサイクル

Material recycling

サーマルリサイクル

Thermal recycling

最Landﬁll終処分場【セールスポイント】
・2010年３月に525 t/d という国内最大規模のガス化溶融施設を納入し，安定的な操業を継続している。
・当社の流動床式ガス化溶融炉は主に次の３点で循環型社会の形成に貢献している。①鉄やアルミの未酸化での回収やスラグの有効利用によるマテリアルリサイクル，②高効率発電や温水の供給によるサーマルリサイクル，③他工場のストーカ主灰（他所灰）の混合処理による最終処分場の延命化。

まえがき

初めに廃棄物焼却処理施設から排出されるダイオキ

1963年に日本で初めて全連続式の廃棄物焼却処理シン類が問題となり，ダイオキシン類を抑制できる施設が竣工してから現在に至るまで，日本国内にお施設を建設することが社会的急務となった。また最ける一般廃棄物の中間処理方法はストーカ炉による終処分場が徐々に逼迫してきたこと，最終処分場に焼却処理が主流であった。しかしながら1990年代の搬送した灰から重金属が溶出する等の問題が契機と

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 13 No. 1（2016 ／ 9）＊

環境プラント技術本部 プラント技術部 設備技術室＊＊

環境プラント技術本部

プラントサービス部

21

なり，1990年代後半にガス化溶融炉が注目され始め

炉はごみが本来持っているエネルギを利用し，ガス１）た。

化から溶融を一貫したプロセスで行っている。すな

ガス化溶融炉は大きく分けて２つのプロセスで構

わちごみがある程度の発熱量を有している場合はガ成される。１つ目のプロセスは「ガス化プロセス」

ス化・溶融過程で助燃料を必要とせず，化石燃料のであり，ごみを還元雰囲気で加熱し可燃性のガスに使用量，および CO2 排出量を抑制することができ分解する。２つ目のプロセスは「溶融プロセス」でる。

あり，可燃性の熱分解ガスを一気に燃焼させること

溶融炉を出た排ガスは，廃熱ボイラ，エコノマイで高温雰囲気を形成し灰を溶融する。高温雰囲気はザにて熱回収される。その後，減温塔にて約160 ℃

1 200 ℃以上に達するため，排ガスおよび飛灰に含まで冷却され，バグフィルタ，湿式洗煙塔，脱硝反まれるダイオキシン類を大幅に低減することができ

応塔にて排ガスに含まれる有害物質が基準値以下にる。また灰を溶融し，再資源化されたスラグを有効なるよう処理した上で煙突から排出される。南清掃

活用することで，最終処分場の延命化につながる。

工場における排ガスの公害防止基準値を表２に示

ガス化の方式はいくつかあり，当社では流動床式

す。

を採用している。流動床式ガス化炉は流動する約600 ℃の砂の中でごみを瞬時にガス化する。よって地震などの緊急時においてもごみの供給を停止するだけで速やかに炉を停止することができる安全性に優れたシステムである。またガス化炉内は約600 ℃の還元雰囲気であるため，ごみに紛れて炉に投入された鉄やアルミなどの有価資源は溶融，酸化されることなく炉から排出される。よって回収された鉄やアルミは容易に再利用することができるマテリアル
リサイクル性に優れたシステムである。さらに，上

表１

施設仕様

相模原市南清掃工場
2010年３月
流動床式ガス化溶融炉
525 t/d（175 t/24 h ×３炉）
バグフィルタ，湿式洗煙塔，脱硝反応塔
4 MPa ×400 ℃
２段抽気復水式タービン
10 000 kW

施設名称
竣
工
炉 型 式
施設規模
排ガス処理
蒸気条件
発電設備
発電容量

述のとおりガス化炉で生成した熱分解ガスのエネルギを利用して溶融するため，現状の一般廃棄物の熱量では溶融用外部燃料が不要，つまり自己熱溶融が可能である。このように流動床式ガス化溶融炉は様々な利点を有している。
当社は2010年３月，国内最大規模のガス化溶融炉を有する南清掃工場を納入した。本報告では竣工以来の操業状況，および安定操業に向けた設備改善の表２
ば い じ ん塩 化 水 素
硫 黄 酸 化 物
窒 素 酸 化 物
一 酸 化 炭 素
ダイオキシン類

事例について報告する。

公害防止基準値

0.005 g/m3N
10 ppm10 ppm30 ppm30 ppm（４時間平均値）
0.05 ng-TEQ/m3N

施設の概要

1.

南清掃工場の施設仕様について表１に示す。また，写真１に外観を，図１にフローを示す。
ごみ投入ステージから投入されたごみは一時的にごみピットに貯留される。貯留されているごみは随時ごみクレーンにて投入ホッパへ投入され，破砕機で破砕された後，流動床式ガス化炉に定量供給される。
ガス化炉に供給されたごみは約600 ℃の砂の中で可燃性のガスに熱分解される。ガス化炉で生成された熱分解ガスは溶融炉にて一気に燃焼され，高温雰囲気を形成する。溶融炉内の最高温度は1 200 ℃以上に達し，排ガスに含まれる灰は溶融され，スラグとして再資源化される。当社の流動床式ガス化溶融22

写真１

神鋼環境ソリューション技報

相模原市南工場の外観
Vol. 13 No. 1（2016 ／ 9）

電力

蒸気タービン発電機
余熱利用

脱気器
二次空気用
二次送風機 空気予熱器
エコノマイザごみクレーン操作室

ごみ投入ゲート＊1

ごみ計量装置 ごみダンピング装置＊3給じんコンベヤ給じん装置

流動
ガス化炉

燃焼
溶融炉

バグフィルタ

誘引送風機 煙突

薬剤

アンモニア

排ガス洗浄装置

廃材用切断機
ごみピット

砂貯留槽

排水処理設備循環灰貯留タンク

不燃物
排出装置
砂分級装置

砂循環
エレベータ

脱硝反応塔

ごみ
破砕機

蒸気式ガス
再加熱器

冷却水

減温塔

ごみクレーン
エアカーテン
ごみ投入ステージ

ボイラ二次燃焼室

押込空気用
投入ホッパ 押込送風機 空気予熱器

タービン排気復水タンク 復水器

再溶融

下水道放流
記号

スラグ冷却装置

内容

ごみの 流れ磁選機

ガスの 流 れ飛灰処理装置空気の流れ
他所灰クレーン

アルミ選別機

不適物積出
ホッパ
＊2

他所灰受入 不適物 細粒灰ピット ピット ピット

他所灰 ＊1
前処理装置

細粒灰
ホッパ

搬出

金属圧縮機

資源化物
貯留ヤード

スラグ処理設備

不燃物破砕機スラグ の 流 れ
スラグクレーン

灰クレーン

スラグ積出ホッパ

灰積出ホッパ

搬出

搬出

砂 の 流 れ不 燃 物の流れ
鉄分の流れ
ア ルミの 流 れ
灰 の 流 れ搬出 ＊2 ＊3
資源化物
貯留ヤード

スラグピット

処理灰ピット

水・汚水の流れ
蒸気の流れ
薬品の流れ

図１

2. 1

相模原市南清掃工場の特長

140 000
ごみ処理量 計画

安定した操業状況

図２に竣工から2015年度までのごみ焼却量の計画値と実績を示す。図２に示すごみ焼却量は搬入されたごみに加え，相模原市北清掃工場より搬入されたストーカ焼却灰から処理不適物を取除いた細粒灰を120 000
110 000
100 000合計した値を示している。ごみの焼却量は年々増加

90 000

し，2015年度では年間約120 000 t のごみを焼却処

80 000理した。
2. 2

ごみ処理量 実績

130 000

年間処理量（t）

2.

相模原市南清掃工場のフロー

2010年度図２

マテリアルリサイクル

2011年度

2012年度

2013年度

2014年度

2015年度

ごみ処理量の推移（計画値と実績）

相模原市は2008年に一般廃棄物処理基本計画を策定し，その基本理念として資源循環社会の形成を掲げている。南清掃工場もその基本理念に則り，マテはそれらの焼却灰を溶融固化した道路用溶融スラリアルリサイクル，サーマルリサイクルを推進してグ）を取得し，以降 JIS 認証を継続している。

いる。

JIS 認証を継続するためにはスラグの品質を良質

当社の流動床式ガス化炉はごみに含まれる鉄やアかつ安定的に保つ必要がある。南清掃工場ではスラルミを，溶融せず未酸化の状態で回収することがでグの品質維持のために，スラグを冷却する水砕水のきる。南清掃工場では鉄とアルミを回収・分別した管理，溶融状態の管理，そして後述するごみの受入後，金属圧縮機で成型し，鉄，アルミをそれぞれ全れ時の検査を厳重に行っている。

量売却している。

南清掃工場で生産したスラグは月毎にロット管理

また，再資源化したスラグに対して2011年１月27している。これまで実施した検査全てにおいて JIS日に JIS 認証（JIS A 5023一般廃棄物，下水汚泥又で規定されている品質基準を全項目満足している。

Vol. 13 No. 1（2016 ／ 9）神鋼環境ソリューション技報23図３に2015年度における鉛の含有量を示す。鉛の含採用していないが，図５に示すように年間通して安有量の規制値が150 mg/kg であるのに対し，年間通定した空気比を維持している。図６に同期間におけして約40 mg/kg と低い値で推移しており，安定しる発電効率を，図７に売電量の計画値と実績を示た品質を維持していることが分かる。

す。図６より，発電効率も年々増加しており，2013

このように厳格な品質管理によって製造されたス

年度以降は17 ％以上の高い発電効率を維持していラグは相模原市の公共工事に使用されるアスファルる。図７より，売電量は竣工以来計画値を上回ってトの骨材や，最終処分場の保護材・覆土材として有おり，2015年度は約26 000 MWh を電力会社に売電効活用されている。また，スラグを利用したアスフしている。南清掃工場は2012年12月に FIT 制度の認

ァルトと従来のアスファルトを比較し，施工性や品定を受け，2013年４月からは FIT 価格による売電を３）質に遜色ないことが確認されている。

行っている。売電による収入は FIT 制度認定前と比サーマルリサイクル

2. 3

較して認定後は約２倍以上となっている。

サーマルリサイクルの観点では，まず廃熱ボイラ，エコノマイザによる積極的な熱回収が挙げられ1.6ており，その発電量は年々増加している。図４に竣1.5工から2015年度までの発電量の計画値と実績を示1.4す。図４に示す通り2011年度からは計画値を上回る発電量を達成しており，2015年度の年間発電量は約空気比る。南清掃工場では年間通じてほぼ２炉運転を行っ

1.3
1.2

57 000 MWh に達する。発電量が増加した主な要因

1.1

は，低空気比燃焼に加え，タービンの排気圧力を下1げ，熱落差を大きくするなどの運転の最適化を行っ4月5月

6月

7月たことによるものである。南清掃工場では EGR は8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

2015年度

図５160

2015年度の空気比の推移

18.0
17.0

120

測定値

100

規制値

806040発電効率（％）

鉛含有量（mg/kg）

140

200

16.0
15.0
14.0
13.0

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

12.0
2010年度

2015年度図３

発電量 計画30 000発電量 実績

55 000

年間発電量（MWh）

年間発電量（MWh）

60 000

スラグ中の鉛含有量の推移

50 00045 00040 00035 00030 0002010年度

図４24

2011年度

2012年度

2013年度

2014年度発電量の推移（計画値と実績）

2015年度

2011年度

2012年度

2013年度図６

発電効率の推移

売電量 計画売電量 実績

2014年度

2015年度

2014年度

2015年度

25 000

20 000

15 000

10 0002010年度図７

神鋼環境ソリューション技報

2011年度

2012年度

2013年度

売電量の推移（計画値と実績）
Vol. 13 No. 1（2016 ／ 9）

また，南清掃工場では発電だけでなく排ガスの熱を温水として熱回収し場内で利用している。加えて隣接する温水プールや温室に蒸気を供給し，発電と合わせてサーマルリサイクルを推進している。
2. 4

他所灰混合処理

前述のとおり南清掃工場では従来まで埋立て処分していた他所灰を受入れ，他所灰に含まれる処理不適物を取除いた細粒灰をごみとともに焼却，処理している。細粒灰の混焼率は約３％である。他所灰を溶融することで，相模原市全体で最終処分場の延命化を図っている。

3. 安定操業に向けた設備改善の事例

写真２

南清掃工場に搬入されるごみの約25 ％を事業系

自走式ごみ検査装置の外観ごみが占めており，その中に破砕・給じんライン，および不燃物搬送ラインでのトラブルの要因となる
３）
金属塊等の処理不適物が含まれていることがある。

そこで南清掃工場では2010年７月，ごみ投入ステージに自走式ごみ検査装置を設置し，事業系ごみを対象に受入時に抜取り検査を実施している。自走式
ごみ検査装置の外観を写真２に示す。検査装置を設置し抜取り検査を実施した結果，大きな抑止力となり処理不適物に起因するトラブルの発生件数は激減した。
また，不燃物搬送ラインに当社で独自に開発した異物除去装置を設置した。異物除去装置の外観を写
真３に，概略図を図８に示す。この装置は不燃物搬

写真３

送コンベヤの乗継ぎ部に設置していたシュートを置異物除去装置の外観換える形で設置しており，乗継ぎの過程で異物を除去することができる。本装置は図８に示すように装32

置内に２本のバーを斜めに設けており，このバーに物は通過を許容するクロスフロー形式の異物除去装間隔は任意に調整可能であり，下流の搬送設備の搬4016284845

うに装置内部の異物堆積状況を中央制御室で常時監61視することで，ガス化炉から排出された処理不適物を不燃物搬送ラインの上流で除去でき，下流側での加えて不燃物処理設備のシュート口径を竣工当初よりも大口径のものへ変更する改善工事を行った。
これも閉塞に対して一定の効果があることが確認さ7162744641187442

これらの設備改善を行うことによって，南清掃工
神鋼環境ソリューション技報

72

図８2467143627A1A2743748れた。

Vol. 13 No. 1（2016 ／ 9）1866

よび監視カメラが設置されており，写真４に示すよトラブル発生を未然に防ぐことが可能となった。

1238

置となっている（特願2016―36000）。２本のバーのとができる。また，この装置にはレベルセンサ，お2622

よって大型の処理不適物のみを捕捉し，小型の不燃送性能に応じた大きさの不燃物のみを通過させるこ

3174163821

異物除去装置の概略図25

する相模原市南清掃工場を納入し，種々の設備および操業改善を重ね，2010年の竣工以来安定したごみの処理を継続している。これにより当社の流動床式ガス化溶融炉を適応できる処理規模がさらに拡大し，施設規模において60 t/d から600 t/d クラスとほぼ国内すべてをカバーできることとなった。
今後も流動床式ガス化溶融炉の性能・付加価値をさらに向上させていくとともに，南清掃工場で培った技術を基盤として循環型社会の発展に向けて尽力していく所存である。
写真４

異物除去装置の監視状況

場の操業の安定性はさらに向上した。

むすび

当社は国内最大規模の流動床式ガス化溶融炉を有

26［参考文献］
１）谷川昇：新処理技術の展開，廃棄物学会誌 No. 7，Vol.9（1998），P 470-486
２）増川幸宏：第37回全国都市清掃研究・事例発表会，講演論文集（2016），P.61-63
３）ごみ処理施設訪問 国内最大級の流動床ガス化溶融施設 稼動５年後の状況 : 神奈川県相模原市 南清掃工場，環境施設143号（2016），P52-56

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