製品技術紹介

創エネルギー型脱水焼却システムのご紹介
創エネルギー型脱水焼却システムのご紹介

水環境事業本部 プロジェクト推進部〒 104-0053 東京都中央区晴海 3-5-1
月島機械株式会社
TEL 03-5560-6555
水環境事業本部 プロジェクト推進部
FAX 03-5560-6595〒104-0053 東京都中央区晴海 3-5-1
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FAX 03-5560-6595

1．はじめに

2．システム概要

近年の世界的な気候変動問題を受け、世界各

同システムは、図 1 に示すとおり大きくわ

1.

2.システム概要

はじめに国あらゆる業種が脱炭素に向けて歩み始めていけて「加温濃縮脱水」工程と「創エネルギー型る。一方、国内でも 2030 年度に 2013 年度比マ焼却」工程で構成される。

近年の世界的な気候変動問題を受け、世界各

同システムは、図 1 に示すとおり大きくわけ

イナス 46% 減の温室効果ガス削減という野心

国あらゆる業種が脱炭素に向けて歩み始めていて「加温濃縮脱水」工程と「創エネルギー型焼的な目標が掲げられており、脱炭素に向けた動2.1

きが加速している。
な目標が掲げられており、脱炭素に向けた動き

加温濃縮脱水システムは、加温濃縮部（ロノ2.1
加温濃縮脱水工程る。一方、国内でも 2030 年度に 2013 年度比マ却」工程で構成される。

イナス 46%減の温室効果ガス削減という野心的

加温濃縮脱水工程®
®
®
）および加温脱水部（トルネードプレュッシュ
加温濃縮脱水システムは、加温濃縮部（ロノッシュ） ）このような背景を受け、補助燃料が不要で脱が加速している。
水・焼却設備で消費する電力以上の電力を発電
このような背景を受け、補助燃料が不要で脱より構成され、いずれも実績多数の機器を加温および加温脱水部（トルネードプレス®）より構成され、水・焼却設備で消費する電力以上の電力を発電可能な「創エネルギー型脱水焼却システム」をいずれも実績多数の機器を加温できる構造に変更しできる構造に変更して開発したものである。

可能な「創エネルギー型脱水焼却システム」をA開発した。本稿では同システム概要およびて開発したものである。
本システムは、焼却設備の廃熱を有効利用す開発した。本稿では同システム概要および A 処処理場で実施した連続運転の経過および、そこ

本システムは、焼却設備の廃熱を有効利用するこることにより、焼却設備において自燃さらにはで得られた知見および導入効果を紹介する。

創エネルギー可能な含水率まで脱水できるシス

理場で実施した連続運転の経過および、そこでとにより、焼却設備において自燃さらには創エネルギ得られた知見および導入効果を紹介する。

ー可能な含水率まで脱水できるシステムである。以下
再加熱
予熱器

バグ
フィルタ

煙突
過給機

圧縮空気

過給式
流動焼却炉

No.2
ボイラ
温水
ボイラ

加温脱水部

凝集混和槽

加温濃縮部

排煙処理塔
No.1
ボイラ
発電ユニット

創エネ型焼却ミキサ

加温濃縮脱水

ミキサ

図1

図1

創エネルギー型脱水焼却システム

創エネルギー型脱水焼却システム-1-61

JEFMA No.71［2023.3］

テムである。以下 5 つの効果により含水率を大フィルタを通り、集塵を行う。なお、本焼却シ幅に低減させることに成功した。

ステムのベースとなる過給式流動炉は、高温高①タンパク質が熱変性し、タンパク質が保持していた水分が放出する。
②細胞膜の一部が破壊され、細胞膜内の水分が放出する。

圧の燃焼排ガスを過給機に通すことで、燃焼空気の圧縮を行うため、集塵後の燃焼排ガスの温度条件では過給機の運転が困難になることから、バグフィルタ後の排ガスを再度焼却炉出口③汚泥粘度の低下により、ろ過抵抗が減少する。の高温排ガスで過給機の使用が可能な温度まで④汚泥温度の上昇により、汚泥固形物とポリ再加熱し、過給機に通す。

硫酸第二鉄（以下、PFS）の反応が向上する。

過給機通過後は、No.2 ボイラ、温水ボイラ⑤温排水注入により汚泥が希釈されるもののに通風し、さらに廃熱を抽出する。なお、温水M- アルカリ度が減少するため、PFS と汚ボイラにより排煙処理塔過冷却水を加熱し、加泥固形物の反応が向上する。

温濃縮脱水を効率よく行うことができる温水を作り、加温濃縮脱水工程に移送する。

2.2

創エネ型焼却工程（1）システムの特徴

温水ボイラを通過した排ガスは、排煙処理塔により無害化され、大気へ放出される。

創エネルギー型焼却システムは、省エネ性に優れる過給式流動炉をベースとして、補助燃料

3．実証試験結果が不要で、最大限の抽熱を図ることにより、脱実証試験は、混合生汚泥を対象とし、脱水汚水設備・焼却設備で消費する電力以上の電力を泥の供給量が定格 195 kg/h の設備である。24発電可能とする、すなわち創エネルギーを実現

時間連続運転を 1 カ月間実施し、その間の加温するシステムである。

濃縮脱水工程で利用する熱源は焼却廃熱のみとまた、過給式流動炉をベースとしているため、した。

圧力下の燃焼により系内の O2 分圧が高くなり、燃焼速度が速くなることにより、炉内に高温燃

3.1

加温濃縮脱水の性能調査

焼領域を形成し、燃焼温度に大きく依存する温図 2 に汚泥温度におけるポリ鉄添加率の影室効果ガスである N2O の排出量を大幅に削減

響調査の結果を示す。凡例は脱水汚泥温度を表できる焼却システムである。

している。汚泥温度 15℃と 67℃を比較すると、PFS 無添加の条件では、含水率の差が 4pt で（2）技術概要
創エネ型焼却工程では、脱水汚泥を加圧条件可で燃焼を行う。その際、汚泥の低含水率化により、補助燃料を必要とせず焼却が可能、かつ燃焼空気の予熱が不要となり、燃焼排ガスの廃熱を最大限に抽出することが可能となる。ボイラにより抽出した廃熱は、熱媒体により高効率発電ユニットに移送され、発電機のタービンを回すことで発電を行う。
No.1 ボイラを通風した排ガスは、低温バグ
図262

各汚泥温度におけるポリ鉄添加率の影響

3.3また、図中の「対乾燥熱量割合」は、加温濃縮脱水
創エネ型焼却工程の連続運転結果

4に炉内温度および N2O 排出量の経過を図工程で使用した熱量を乾燥機で水分76%から 70%ま3.3 創エネ型焼却工程の連続運転結果示す。炉内温度は、砂層上部が700℃～800℃、で乾燥した場合の熱量（当社計算値）で割った値で炉内温度およびN2O 排出量の経過を図 4 に示
フリーボード下部が900℃以上となり、フリーあり、乾燥と比較して 1/3以下の熱量で水分を除去です。炉内温度は、砂層上部が700℃～800℃、フボードでの燃焼温度が局所的に高い運転となっきていることを確認した。
リーボード下部が900℃以上となり、フリーボ負荷率（％）、脱水汚泥含水率（％）

対乾燥熱量割合（％）、ポリ鉄添加率（％）

110ードでの燃焼温度が局所的に高い運転となった。

0.9

8000.8

700

0.7

600

0.6

500

0.5

4000.4300

0.32000.2

1000.10051015202530350

経過日数（日）砂層上部温度 ℃

FB下部温度 ℃

N2O排出量 kg-N2O/t-wet

N2O排出量（従来炉）

図4

炉内温度、N2O 排出量経過図４ 炉内温度,N2O 排出量経過た。これは、加圧下燃焼および加温脱水による
4. 将来の展望実証試験で得られた結果から、本システムを汚泥分散性向上により燃焼速度が上がったこと導入した時の温室効果ガス排出量を試算し、従によると考える。燃焼温度に大きく依存する
来の気泡流動炉や過給式流動炉と固形物処理量
N2O 発生量は、日平均で 0.15kg-N2O/t-wet 以を同規模（29t-DS/日
含水率 71%時 100t-wet/下となり、従来の流動焼却炉（高温焼却）の排日）として比較検討をした。試算結果を図5に出量 0.645kg-N2O/t-wet の 1/4 以下であること
1000

示す。
100t/日規模の創エネルギー型脱水焼却シ900を確認した。

10.9800

0.8700
ステムの場合、補助燃料はゼロとなり、発電に0.70.6600500
よって約200kW の創エネルギーが可能となる。
4．将来の展望0.5

4000.4300発生量は従来高温焼却炉の 1/4 以下
0.3
また、N2O実証試験で得られた結果から、本システムを
2000.21000.1となり、温室効果ガス発生量は高温焼却対応の導入した時の温室効果ガス排出量を試算し、従0005101520253035

気泡流動炉と比較して約9経過日数（日）割減の効果が期待さ
来の気泡流動炉や過給式流動炉と固形物処理量
FB下部温度 ℃
砂層上部温度 ℃れる。
を同規模（29t-DS/日kg-N2O/t-wet
含水率 71%N2O排出量（従来炉）
時 100t-wet/N2O排出量日）として比較検討をした。試算結果を図 5 に示
図４ 炉内温度,N2O 排出量経過す。100t/ 日規模の創エネルギー型脱水焼却シス
4. 将来の展望
テムの場合、補助燃料はゼロとなり、発電によっ実証試験で得られた結果から、本システムをて約 200kWの創エネルギーが可能となる。また、導入した時の温室効果ガス排出量を試算し、従N O 発生量は従来高温焼却炉の 1/4 以下となり、2来の気泡流動炉や過給式流動炉と固形物処理量
温室効果ガス発生量は高温焼却対応の気泡流動を同規模（29t-DS/日
含水率 71%時 100t-wet/炉と比較して約9 割減の効果が期待される。
日）として比較検討をした。試算結果を図 5 に100示す。100t/日規模の創エネルギー型脱水焼却シ

80

ステムの場合、補助燃料はゼロとなり、発電に

90
これは、加圧下燃焼および加温脱水による汚泥分散性向上により燃焼速度が上がったことによ
70

よって約 200kW の創エネルギーが可能となる。

60

ると考える。燃焼温度に大きく依存する
N2O 発50

また、N2O 発生量は従来高温焼却炉の 1/4 以下図 5 年間温室効果ガス排出となり、温室効果ガス発生量は高温焼却対応の40

生量は、日平均で0.15kg-N2O/t-wet 以下となり、30
従 来 の 流20動 焼 却 炉 （ 高 温 焼 却 ） の 排 出 量

気泡流動炉と比較して約 9 割減の効果が期待さ100の 1/4 以下であることを確
0.645kg-N2O/t-wet

認した。

1900

N2O排出量（kg－N2O/t-wet）

負荷率（％）、脱水汚泥含水率（％）

対乾燥熱量割合（％）、ポリ鉄添加率（％）

焼却炉の自燃域である含水率約 70%以下まで脱3.2 加温濃縮脱水の連続運転結果水できることを確認した。
焼却廃熱を用いた加温濃縮脱水の 1 カ月連続
また、図中の「対乾燥熱量割合」は、加温濃縮脱水運転結果を図 3 に示す。
工程で使用した熱量を乾燥機で水分 76%から 70%ま事前の調査において、従来の無加温脱水の脱で乾燥した場合の熱量（当社計算値）で割った値で水汚泥含水率は 78% であったが、本システムあり、乾燥と比較して 1/3 以下の熱量で水分を除去での含水率は 65～71% であり、加温により安定きていることを確認した。
して含水率を低減できることが確認された。
1103.2
加温濃縮脱水の連続運転結果
100PFS の添加率は平均 4.5% であり、低添加率
90 焼却廃熱を用いた加温濃縮脱水の 1 カ月連続で焼却炉の自燃域である含水率約70% 以下ま80
運転結果を図3 に示す。
70で脱水できることを確認した。
60
事前の調査において、従来の無加温脱水の脱50
また、図中の「対乾燥熱量割合」は、加温濃40
水汚泥含水率は78%であったが、本システムの30
縮脱水工程で使用した熱量を乾燥機で水分76%
20
含水率は65～71%であり、加温により安定して10から 70% まで乾燥した場合の熱量（当社計算値）含水率を低減できることが確認された。
005101520253035で割った値であり、乾燥と比較して1/3 以下の経過日数（日）PFS の添加率は平均4.5%であり、低添加率で脱水汚泥含水率 ％ポリ鉄添加率 ％熱量で水分を除去できていることを確認した。
汚泥処理負荷 ％対乾燥熱量割合%
焼却炉の自燃域である含水率約70%以下まで脱図 3 加温濃縮脱水工程運転経水できることを確認した。

1000

炉内燃焼温度（℃）

3.2 加温濃縮脱水の連続運転結果あったが、ポリ鉄添加率 10% では 15pt の差と焼却廃熱を用いた加温濃縮脱水の 1 カ月連続なった。汚泥温度が高くなるほど、また PFS運転結果を図 3 に示す。
添加率が高くなるほど含水率の差が大きくなっ
事前の調査において、従来の無加温脱水の脱た。後段の焼却設備において自燃可能な含水率
水汚泥含水率は 78%であったが、本システムの71% を達成するためには、汚泥温度 67℃まで含水率は 65～71%であり、加温により安定して加温することにより、PFS 添加率は 2% 程度の含水率を低減できることが確認された。
微量添加で達成できることが確認された。
PFS の添加率は平均 4.5%であり、低添加率でN2O排出量（kg－N2O/t-wet）

製品技術紹介

炉内燃焼温度（℃）

05

ポリ鉄添加率 ％
汚泥処理負荷 ％101520
経過日数（日）253035れる。

脱水汚泥含水率 ％
対乾燥熱量割合 %加温濃縮脱水工程運転経
図図
3 3加温濃縮脱水工程運転経

3.3 創エネ型焼却工程の連続運転結果-3炉内温度および N2O 排出量の経過を図 4 に示す。炉内温度は、砂層上部が 700℃～800℃、フ図5

年間温室効果ガス排出量63