製品技術紹介

廃棄物処理システムにおける高効率なエネルギー・資源回収技術
川崎重工業株式会社

プラント・環境カンパニー
環境プラント総括部 環境プラント部〒 650‑8670 神戸市中央区東川崎町 3‑1‑1
TEL：078‑682‑5083
FAX：078‑682‑5516

1.

はじめに

本稿では、豊富な実績に裏づけされた焼却技

安全・安心な処理を安定して行うことが基本術を中心とした「カワサキアドバンストストーである廃棄物処理システムは、地域に密着したカシステム」ならびに非焼却処理技術の 1 つで社会インフラの 1 つとして重要な役割を担ってあるごみ炭化燃料化技術について紹介する。

いる。一方、求められる技術・機能は、社会環境やライフスタイル等の変化とともに変わり、今日においては低炭素社会や循環型社会の構築に貢献していくことが望まれている。
当社は、焼却技術をコアハードとした製品・

2.

焼却処理技術
図 1 に『カワサキアドバンストストーカシス

テム』を示す。並行流型焼却炉を備える本シス
テムは、以下に示す 3 つの特長を有している。

サービスの提供を中核事業と位置づけると共①低環境負荷焼却技術に、地域特性に応じた顧客ニーズに対応するた②高効率熱回収技術

め、ごみ焼却 ‑ バイオガス化複合システムやご③高度な自動燃焼制御技術

み炭化システムといった、非焼却技術を適用した廃棄物系バイオマス資源の活用促進を図る様々なごみ処理システムも提供している。

図1

2.1 低環境負荷焼却技術
並行流型焼却炉はごみ流れとガス流れが並行

カワサキアドバンストストーカシステム
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なため、乾燥・乾留域で発生した未燃ガスは、なる発電効率が可能となる蒸気温度 420℃条件

強制的に高温燃焼ガス領域を通過することになにおいても、過熱器管の高耐久性を実現し、維る。また、燃焼ガスが反転することで反転部の持補修費を抑えて低 LCC 化を実現している。

ふく射熱により後燃段における微量な未燃分も燃焼することから熱しゃく減量も極めて低く、セメント原料などに利用することができる。また、ガスは混合攪拌が促進される共に、適正な位置から 2 次空気を供給することができるため過剰な空気を必要としない。更に排ガス再循環ガス（EGR）システムを採用することにより、低空気比高温燃焼が可能である。
燃焼室出口における NOx 濃度は、現状においても十分に低い技術レベルにあるものの、無触媒脱硝技術における負荷をより抑えるために、燃焼制御のみによる更なる低減を図っている。

図2減肉マップ（SUS310 系）※実際の図はカラー

2.3 高度な自動燃焼制御技術
ストーカ炉はごみ質（発熱量）変動に対する燃焼応答が流動床炉に比べて緩慢なため、この特徴を活かすことで主蒸気量の変動を抑えられ2.2 高効率熱回収技術る可能性がある。このため、当社独自の自動燃高効率な熱回収が可能となるボイラの高温高焼制御技術（Smart‑ACC ）により給じん制御

圧化は、ごみに起因する腐食性物質によって生やストーカ制御による主蒸気量の安定性向上にじる高温腐食のため、ボイラの維持補修費がか加えて、ごみ質変動を予測することにより優れさみライフサイクルコスト（LCC）の増大を招た負荷応答性の実現を目指している。

く懸念がある。

Smart‑ACC が備える蒸気安定性制御機能

この課題を解決するため、平成 20 年度からの 1 つとして「揺動モード」がある。これは、高温腐食対策技術を基盤技術として位置づけストーカメイン動作のインターバルに揺動動作て、様々な研究開発に取り組んできており、そを行い、ごみのほぐし並びにごみと燃焼用空気の成果として低 LCC 型高効率発電ボイラを製との接触を安定させることで蒸気量の変動を抑品化している。

制する技術である。図 3 に揺動モードが主蒸気低 LCC 化を実現できた技術ポイントの 1 つ

流量の推移に及ぼす影響を示す。図から主蒸気に過熱器管配置の適正化が挙げられる。図 2 に流量設定値に対して変動幅が大きく低減してい一般的に高効率発電ボイラの過熱器管に用いらることが分かる。

れる SUS310 系の「減肉マップ」を示す。図中

ごみ質予測については、燃焼制御が可能となの A 領域における過熱器管の腐食に関するデる時間を確保した予測が重要なポイントでありータは既存の 4MPa × 400℃ボイラで豊富にあ現状、燃焼室内のガス成分分析値を用いたごみるため、この領域における腐食損傷リスクを基発熱量の推算手法を検討している。得られるご準として、様々な曝露温度環境での相対的なリみ発熱量推算値を、燃焼基準値演算へ補正としスクを色の濃淡で表している。て組み込むことで、予測状態に対して先行してまた、この減肉マップを活用することで、更46適正に制御するシステムを構築する。

製品技術紹介図3
3.

主蒸気流量の推移（左：揺動モード無、右：揺動モード有）

ごみ炭化技術表1

施設の仕様

3.1 施設概要
平成 27 年 7 月から運営を開始した西海市炭化センターは、一般廃棄物と汚泥を対象に低い環境負荷で炭化燃料を製造する施設である。施設仕様を表 1 に示す。
炭化工程では一般廃棄物を全て燃やさないこ多いことを特長とする。とから、発生する排ガス量やばいじん量が少な

概略施設フローを図 4 に示す。ごみは破砕機い。また、灰発生量が焼却方式に比べて 20％にて細かく砕かれて、給じん機を介して高い気以下に抑えられるため、最終処分量が削減でき密性を有する「間接外熱キルン式」の炭化炉に環境負荷低減に貢献できる。

投入され炭化処理される。炭化時に発生する熱得られる炭化燃料は、発電所等に搬入し、石分解ガスを燃焼炉で燃やし、その排ガスの一部炭と混焼して利用する。そのため、炭化炉からを炭化炉の加熱源として循環利用する。大気へ排出される炭化物は、脱塩処理と異物除去を行の排出される排ガスは、ガス冷却後に排ガス処い、脱水工程を経て造粒するシステムとしてい理設備で適切に処理され CO、NOx 濃度は基準る。これにより、高品質な炭化物が製造できる値よりも十分に低い。また、排ガス量は同規模ため、利用用途が従来の炭化システムに比べてのストーカ炉と比較すると、20％程度少ない。

図4

西海市炭化センター

処理フロー
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3.2 運転状況

は燃料使用量に対して 3％程度である。これま運転開始以降、月当たりのごみ搬入量 600tでの運転で燃料供給性の確認や混焼による燃焼程度に対して順調に処理しており、炭化物搬出状態の確認を実施してきており、2015 年 10 月

量は 17％程度の毎月 100t 程度と計画通りの生ならびに 2016 年 3 月、10 月のボイラ開放点検産している。これまで、ごみや炭化物の詰り、では大きな問題は報告されておらず、現在も継炭化不良等の大きなトラブルもなく稼働してい続して利用されている。

る。

このように炭化燃料を、石炭の代替燃料とし炭化燃料の外観を図 5 に、本施設における炭て利用することで、利用先での石炭使用量を削化燃料の品質基準を表 2 に示す。搬入したごみ減 す る こ と が で き、 発 生 す る 温 室 効 果 ガ ス

ならびに炭化燃料の発熱量分析を毎月実施して（CO2）の低減が可能となる。

おり、ごみの発熱量は変動するのに対して、単また、単独では発電や熱利用が難しい小規模

価燃料の発熱量は安定的に 16,000kJ/kg 以上な施設において、ごみを燃料として回収して発を 保 持 し て い る。 ま た、 全 塩 素 は 3,000ppm

電効率の高い発電施設で焚くことで、ごみのエ程度であり品質基準を十分に満足できている。

ネルギーを効率的に利用することが可能となる。

炭化燃料の搬出は、炭化燃料貯留槽の下に15t 天蓋車を停車させて実施するが、炭化燃料はペレット状に造粒されているため、発塵や周辺の汚れが少ない搬出を行っている。

4.

おわりに今回、焼却技術と非焼却技術という観点で当社の技術紹介を行った。
焼却技術については、引続き今後も安心・安全なごみ処理と LCC を抑えたエネルギー回収の高効率化技術を提供することで低炭素社会の構築に貢献していく。
非焼却処理である炭化システムは、炭化燃料の利用先確保が前提となるものの、利用先となる発電所も含めたトータルシステムと捉えると、小規模なごみ処理事業におけるエネルギー回収利用の促進・温暖化防止対策の一つの選択

図5
表2

炭化燃料外観炭化燃料の品質基準肢として有効である。普及促進に向けた制度面での支援も期待したい。
今後、廃棄物処理システムを取り巻く環境もICT や AI 技術の発展によって、大きく変わっていくことが考えられる。廃棄物処理に係わる膨大なデータを活用することで、オンサイトでの更なる安定操業技術の構築と、オフサイトで3.3 炭化燃料の利用状況
製造した炭化燃料は、試運転期間を含めて2015 年 4 月より石炭を燃料とする民間の発電施設で代替燃料として使用されており、その量48の遠隔監視・支援システムによって、これからの社会環境に適したごみ処理を実現していく所存である。