JEFMA No.70［2022.3］

排ガス処理薬剤使用量
排ガス処理薬剤使用量削減技術の開発
削減技術の開発
荏原環境プラント株式会社
荏原環境プラント株式会社
エンジニアリング本部
プロジェクト技術部
エンジニアリング本部
プロジェクト技術部〒 144-0042

東京都大田区羽田旭町 11-1

〒144-0042 東京都大田区羽田旭町11-1
TEL 050-3416-8600
FAX 03-5736-3171
Tel: 050-3416-8600

FAX：03-5736-3171

1．はじめに1．はじめにごみ焼却施設から排出される排ガス中の酸性ごみ焼却施設から排出される排ガス中の酸性ガス（HCl、SOx）を除去するために、乾式のガス（HCl、SOx）を除去するために、乾式の場
場合、煙道に消石灰が噴霧される。この消石灰
合、煙道に消石灰が噴霧される。この消石灰はは反応後、後段の集じん装置で飛灰と共に捕集反応後、後段の集じん装置で飛灰と共に捕集さされ廃棄される。捕集された飛灰中には反応生れ廃棄される。捕集された飛灰中には反応生成

未反応消石灰Ca(OH)2

CaClOH
分級（サイクロン）

研磨（振動ミル）

小粒径

Ca(OH)2

細孔
CaClOH

Ca(OH)2

大粒径

CaCl2

CaCl2

図図1 1 薬剤再利用プロセスのコンセプト模式図
薬剤再利用プロセスのコンセプト模式図

成物のほか、未反応の消石灰が残留しているた物のほか、未反応の消石灰が残留しているため、
1）
1)
飛灰を循環させる方法
や、加湿しながら飛灰め、飛灰を循環させる方法
や、加湿しなが
2）、3）た。
る。そこで、以下のコンセプトを採用することが実用化されている。しかを循環する技術
ら飛灰を循環する技術が実用化されていし、試算条件にもよるが、これらの技術の多くる。しかし、試算条件にもよるが、これらの技・飛灰を振動ミルで表面研磨することで、未反とした。
応部分を露出させ、再利用消石灰の反応性を高・飛灰を振動ミルで表面研磨することで、未反はイニシャルコストが高く、大規模（200t/日/術の多くはイニシャルコストが高く、大規模炉）にならないと経済的に優位にはならないと（200t/ 日 / 炉）にならないと経済的に優位にめる。
応部分を露出させ、再利用消石灰の反応性を・ 研磨
時に分 離し た潮解 性の ある反 応生 成物高める。

いう傾向である。また、高反応消石灰を使用しはならないという傾向である。また、高反応消た場合には、単純に飛灰を循環させても薬剤削石灰を使用した場合には、単純に飛灰を循環さ（CaClOH、CaCl2 等）をサイクロンにより分級・・研 磨時に分離した潮解性のある反応生成物廃棄することで潮解トラブルを低減させる。
（CaClOH、CaCl 等）をサイクロンにより分級等の反応生成物が生成すると考えられる。このガスと消石灰の反応を阻害するため、何らかの状態で飛灰を循環させた場合、反応生成物が酸方法で反応生成物を除去すると反応性が高まる。

パに貯留される。貯留された飛灰は飛灰供給弁発生させたせん断力により、研磨、粉砕をする
で切り出され、振動ミル（鋼球を入れた円筒を機械）で研磨され、ヒータで温めた空気により、性ガスと消石灰の反応を阻害するため、何らか
そこで、以下のコンセプトを採用することとしの方法で反応生成物を除去すると反応性が高ま円振動させ、発生させたせん断力により、研磨、サイクロンへ輸送される。サイクロンへ輸送さ粉砕をする機械）で研磨され、ヒータで温めた

2),3)

2

減効果は低いという報告もある 4)。そこで、反せても薬剤削減効果は低いという報告もあ・廃棄することで潮解トラブルを低減させる。
応性を高めつつ飛灰を循環させ、比較的安価な実証設備のフローを図 2 に示す。ごみ処理規4）
る 。そこで、反応性を高めつつ飛灰を循環さ薬剤再利用プロセスを考案し、実証試験を行っ
模は 47.5t/日/炉である。飛灰循環を行うにあせ、比較的安価な薬剤再利用プロセスを考案し、実証設備のフローを図 2 に示す。ごみ処理た。その結果と LCC 検討結果について報告する。
たり、既設の設備に、飛灰振分コンベヤ、飛灰供実証試験を行った。その結果と LCC 検討結果
規模は 47.5t/ 日 / 炉である。飛灰循環を行う給ホッパ、飛灰供給弁、振動ミル、ブロワ、ヒーについて報告する。
にあたり、既設の設備に、飛灰振分コンベヤ、タ、加速管、サイクロン、ロータリーバルブを増
2．薬剤再利用プロセスのコンセプトとフロー
飛灰供給ホッパ、飛灰供給弁、振動ミル、ブロ設した。集じん装置で捕集した飛灰は、振分コ排ガス中の酸性ガス除去の薬剤として、消石
2．薬剤再利用プロセスのコンセプトとフロー
ワ、ヒータ、加速管、サイクロン、ロータリーンベヤで飛灰貯留槽（廃棄側）と再利用側に振灰を使用した。消石灰が酸性ガスと反応すると排ガス中の酸性ガス除去の薬剤として、消石バルブを増設した。集じん装置で捕集した飛灰り分けられ、いったん飛灰供給ホッパに貯留さ
図 1 のように消石灰の周りに CaClOH、CaCl2 等灰を使用した。消石灰が酸性ガスと反応するとは、振分コンベヤで飛灰貯留槽（廃棄側）と再れる。貯留された飛灰は飛灰供給弁で切り出さの反応生成物が生成すると考えられる。この状
図 1 のように消石灰の周りに CaClOH、CaCl2 れ、利用側に振り分けられ、いったん飛灰供給ホッ振動ミル（鋼球を入れた円筒を円振動させ、態で飛灰を循環させた場合、反応生成物が酸性38



製品技術紹介比較する必要がある。そこで、図4 のように 1より長期間で比較する必要がある。そこで、図
排気ロータリーバルブ

飛灰CaCl2リッチ灰 貯留槽

環境集じん装置バルブ

飛灰CaCl2リッチ灰貯留槽
再利用
灰固化
BF

環境集じん装置

再利用（廃棄灰）
消石灰

サイクロン
特許取得済み
消石灰
ロータリー
活性炭

サイクロン

消石灰
活性炭
ロータリー
排ガス（廃棄灰）
消石灰

バルブ

飛灰貯留槽

灰固化
BF
再利用
消石灰二重ダンパ

消石灰
活性炭
飛灰振分コンベヤ
排ガス

飛灰振分コンベヤ
飛灰貯留槽（廃棄側）へ

図2

廃棄

飛灰供給ホッパ
廃棄灰固化二重ダンパ（廃棄側）へ

図 2

廃棄
排気BF

飛灰振分コンベヤ
飛灰貯留槽
排ガス

飛灰貯留槽（廃棄側）へ

排気

飛灰供給弁
飛灰供給ホッパ
二重ダンパ
研磨機（振動ミル）
飛灰供給弁
飛灰供給ホッパ

加速管

研磨機（振動ミル）ヒータ
ブロワ（インバータ）
飛灰供給弁

加速管

追加設備
ヒータ
ブロワ（インバータ）
研磨機（振動ミル）実証設備のフロー追加設備
実証設備のフロー
加速管

ヒータ

ブロワ（インバータ）

空気により、サイクロンへ輸送される。サイク図 2

実証設備のフロー追加設備

ロンへ輸送された処理飛灰は、反応生成物を多れた処理飛灰は、く含む
CaCl図2 リッチ灰と反応生成物が一部除去
2 反応生成物を多く含む
実 証 設 備 の フ ロ ー CaCl2 リ
ッチ灰と反応生成物が一部除去され、反応性がされ、反応性が高められた再利用灰に分級されれた処理飛灰は、反応生成物を多く含む CaCl2 リ高められた再利用灰に分級される。CaCl2 リッチ
る。CaCl2 リッチ灰は飛灰貯留槽へ送られ、灰ッチ灰と反応生成物が一部除去され、反応性が灰は飛灰貯留槽へ送られ、灰固化処理後に廃棄れた処理飛灰は、反応生成物を多く含む固化処理後に廃棄される。この実証フローは以2リリッチ高められた再利用灰に分級される。
CaCl2CaCl
される。この実証フローは以下の特徴がある。
ッチ灰と反応生成物が一部除去され、反応性が下の特徴がある。
灰は飛灰貯留槽へ送られ、灰固化処理後に廃棄・空気輸送を用いるため、ある程度空間制約が高められた再利用灰に分級される。
CaCl2 リッチ
される。この実証フローは以下の特徴がある。
・
空気輸送を用いるため、ある程度空間制約があっても設置可能
灰は飛灰貯留槽へ送られ、灰固化処理後に廃棄・空気輸送を用いるため、ある程度空間制約があっても設置可能
・個々の機械は特別高価ではないため比較的安される。この実証フローは以下の特徴がある。
あっても設置可能・
価個々の機械は特別高価ではないため比較的安価・空気輸送を用いるため、ある程度空間制約が・個々の機械は特別高価ではないため比較的安・
既設で元々使用している高反応消石灰にて試験・既設で元々使用している高反応消石灰にて試価 あっても設置可能
験
・個々の機械は特別高価ではないため比較的安・既設で元々使用している高反応消石灰にて試3．試験結果
価験
3．試験結果
本設備を稼働し実際に消石灰使用量を比較し・既設で元々使用している高反応消石灰にて試本設備を稼働し実際に消石灰使用量を比較した結果について、図3、図 4 に示す。
験3．試験結果
た結果について、図 3、図 4 に示す。
図3 は短期間での飛灰循環有無における消本設備を稼働し実際に消石灰使用量を比較し
図 3 は短期間での飛灰循環有無における消石3．試験結果
石灰使用量の差を比較した結果である。消石灰た結果について、図3、図 4 に示す。
灰使用量の差を比較した結果である。消石灰使
本設備を稼働し実際に消石灰使用量を比較し
図 3 は短期間での飛灰循環有無における消石使用量の外れ値を除いた平均値は6kg/h →10用量の外れ値を除いた平均値は 6kg/h→10㎏/h
た結果について、図3、図4に示す。
灰使用量の差を比較した結果である。消石灰使㎏/h 程度の変化が見られるが、4h平均では、程度の変化が見られるが、4h平均では、10kg/h
図 3 は短期間での飛灰循環有無における消石用量の外れ値を除いた平均値は6kg/h→1010kg/h→ 11㎏ /h の 変 化 で あった。 こ れ㎏/hは、→11 ㎏/hの変化であった。これは、ランダムに灰使用量の差を比較した結果である。消石灰使程度の変化が見られるが、4h 平均では、10kg/h発生する HCl ピークごみによる消石灰使用量ピランダムに発生する
HCl ピークごみによる消用量の外れ値を除いた平均値は6kg/h→10 ㎏/h→11㎏/h の変化であった。これは、ランダムにークに平均値が引っ張られてしまうためであり、石灰使用量ピークに平均値が引っ張られてしま程度の変化が見られるが、4h平均では、10kg/h発生する
HCl ピークごみによる消石灰使用量ピこの影響を平準化するためには、より長期間でうためであり、この影響を平準化するためには、→11 ㎏/h の変化であった。これは、ランダムにークに平均値が引っ張られてしまうためであり、発生する HCl ピークごみによる消石灰使用量ピこの影響を平準化するためには、より長期間で煙突出口HCl濃度には顕著な摩耗は見られなかった。耐久性につった。また、運転11 か月後の点検の結果、振動40405080
いては更に運転継続して検証中である。
ミルの媒体や、輸送管には顕著な摩耗は見られ
煙突出口HCl濃度
304050

飛灰循環有飛灰循環有010
202:00-40040

飛灰循環無-80-400

飛灰供給弁回転数

消石灰使用量

010

2:00

7:00

7:00

時刻
時刻

040
80

飛灰循環無消石灰使用量

102030

12:00

17:00

12:00

17:00

12:00

17:00

飛灰供給弁回転数-120-80-40-120-80

図 3 消 石 灰 使 用 量 比飛灰供給弁回転数
較（短期）

2:00

40

煙突出口HCl濃度

消石灰使用量

2030400

飛灰循環無飛灰循環有7:00

煙突出口HCl濃度[ppm]
煙突出口HCl濃度[ppm]
煙突出口HCl濃度[ppm]特許取得済みサイクロン

か月単位で比較を行った。季節ごとにごみ質の4 のように 1 か月単位で比較を行った。季節ご比較する必要がある。そこで、図4 のように 1変動があるため、飛灰循環無しのデータは前年とにごみ質の変動があるため、飛灰循環無しのか月単位で比較を行った。季節ごとにごみ質のの同じ月とした。この月では稼働率 60％で消石比較する必要がある。そこで、図4 のように 1データは前年の同じ月とした。この月では稼働変動があるため、飛灰循環無しのデータは前年
灰 27%削減、100%稼働換算すると 1 か月平均でか月単位で比較を行った。季節ごとにごみ質のの同じ月とした。この月では稼働率率 60％で消石灰 27% 削減、100%60％で消石稼働換算す消石灰 44%削減という結果であった。なお、飛灰変動があるため、飛灰循環無しのデータは前年
灰27%削減、100%稼働換算すると1 か月平均でると1 か月平均で消石灰 44% 削減という結果
循環の有無による集じん装置の差圧変化はなかの同じ月とした。この月では稼働率60％で消石消石灰44%削減という結果であった。なお、
飛灰であった。なお、飛灰循環の有無による集じんった。また、運転11 か月後の点検の結果、振動灰27%削減、100%稼働換算すると1か月平均で循環の有無による集じん装置の差圧変化はなかミルの媒体や、輸送管には顕著な摩耗は見られ装置の差圧変化はなかった。また、運転 11 か消石灰 44%削減という結果であった。
なお、飛灰った。また、運転11 か月後の点検の結果、振動月後の点検の結果、振動ミルの媒体や、輸送管循環の有無による集じん装置の差圧変化はなか5080
ミルの媒体や、輸送管には顕著な摩耗は見られ
飛灰供給弁回転数[rpm]
飛灰供給弁回転数[rpm]
飛灰供給弁回転数[rpm]
消石灰使用量[kg/h]
消石灰使用量[kg/h]
消石灰使用量[kg/h]

環境集じん装置

CaCl2リッチ灰（廃棄灰）消石灰使用量[kg/h]
消石灰使用量
消石灰使用量[kg/h] [kg/h]

特許取得済み-120

時刻量 比 較 （ 短 期 ）図 3 消石灰使用

図3消石灰使用量比較（短期）

飛灰循環無 （2018年1月)
35
図 3 消石灰使用量比較（短期）
4030
飛灰循環有
飛灰循環無 （2019年1月)（2018年1月)
35
254030
飛灰循環有20
飛灰循環無（2019年1月)（2018年1月)
35251530
飛灰循環有 （2019年1月)
20102515
520
100
15
5 0200400
600
800
10時間 [h]
0200
400
600
800
50時間 [h]0 図 4 消石灰使用量比較（長期）0図 4 消石灰使用量比較
200400 （長期）
600

800

時間 [h]

図 4 消石灰使用量比較（長期）なかった。耐久性については更に運転継続して試験後の飛灰の成分分析結果について、図 5検証中である。
図 4 消石灰使用量比較（長期）なかった。耐久性については更に運転継続してに示す。循環灰（研磨前）は飛灰循環設備稼働試験後の飛灰の成分分析結果について、図 5検証中である。に示す。
循環灰（研磨前）は飛灰循環設備稼働中中の飛灰供給ホッパ内の飛灰、再利用灰（サイなかった。耐久性については更に運転継続して試験後の飛灰の成分分析結果について、図 5の飛灰供給ホッパ内の飛灰、再利用灰（サイククロン下灰）はサイクロンで分級後に排ガスダ検証中である。に示す。
循環灰（研磨前）は飛灰循環設備稼働中
ロン下灰）はサイクロンで分級後に排ガスダククトへ再循環させる飛灰、廃棄灰はサイクロン
試験後の飛灰の成分分析結果について、図の飛灰供給ホッパ内の飛灰、再利用灰（サイク5に示す。循環灰（研磨前）は飛灰循環設備稼働中
ロン下灰）はサイクロンで分級後に排ガスダクークに平均値が引っ張られてしまうためであり、 の飛灰供給ホッパ内の飛灰、再利用灰（サイクこの影響を平準化するためには、より長期間でロン下灰）はサイクロンで分級後に排ガスダク 39

JEFMA No.70［2022.3］

トへ再循環させる飛灰、廃棄灰はサイクロン
で分級後に飛灰貯留槽へ輸送される飛灰、通常

120

トへ再循環させる飛灰、廃棄灰はサイクロン
で分級後に飛灰貯留槽へ輸送される飛灰、通飛灰（循環無）は飛灰循環設備を稼働していなで分級後に飛灰貯留槽へ輸送される飛灰、通常飛灰（循環無）は飛灰循環設備を稼働してい120

常飛灰（循環無）は飛灰循環設備を稼働していない期間の飛灰である。Cl
濃度は廃棄灰が一高く、循環灰（研磨前）よりも濃度が高くなっない期間の飛灰である。Cl
濃度は廃棄灰が一番高く、循環灰（研磨前）よりも濃度が高くな

110ていることから、本開発のコンセプト通り反応番高く、循環灰（研磨前）よりも濃度が高くなっていることから、本開発のコンセプト通り生成物（CaClOH、CaClっていることから、本開発のコンセプト通り2 等）を廃棄灰として反応生成物（CaClOH、CaCl2 等）を廃棄灰とし反応生成物（CaClOH、CaCl分離できていることが確認できた。なお、研磨2 等）を廃棄灰として分離できていることが確認できた。
なお、研て分離できていることが確認できた。
なお、研性能の向上のため、最適な研磨条件を現在確認
磨性能の向上のため、最適な研磨条件を現在磨性能の向上のため、最適な研磨条件を現在中である。
3030252520モル比[%]
モル比[%]

01009090808000101020304050602030405060
消石灰使用量削減率[%]7070

消石灰使用量削減率[%]
消石灰使用量削減率とLCC の関係

47.5t/ 日 / 炉で飛灰循環を行い、1 か月平均50100

図 6 消 石 灰 使 用 量 削 減 率 と LCC の 関 係
図6 消 石 灰 使 用 量 削 減 率 と LCC の 関 係
5．まとめ

15105LCC比率（電気代含まず）

図6201510

LCC比率（総合）
LCC比率（電気代含まず）

110

LCC比率[%]
LCC比率[%]

い期間の飛灰である。Cl 濃度は廃棄灰が一番LCC比率（総合）では 44% の消石灰使用量削減効果を確認した。
循環灰

再利用灰（研磨前）
循環灰(サイクロン下灰)
再利用灰（研磨前）

廃棄灰

通常飛灰（循環無）
通常飛灰

5．まとめ
小さい施設でも経済的に成り立つことを確認し47.5t/日/炉で飛灰循環を行い、1 か月平均で（循環無）47.5t/日/炉で飛灰循環を行い、1か月平均では44%の消石灰使用量削減効果を確認した。LCC
た。但し、消石灰の種類により削減可能量は変廃棄灰(サイクロン下灰)Cl Ca Na K
Cl Ca Na K

LCC
評価を行い、47.5t/ 日 / 炉という規模の5．まとめ

図 5 灰中成分のモル比率
図 5 灰中成分のモル比率
図 5 灰中成分のモル比率確認中である。
確認中である。

4．LCC 評価

4．LCC 評価
本設備における消石灰使用量削減率と20 年
4．LCC
評価
本設備における消石灰使用量削減率と20 年間の間のLCCLCCの関係を図6 に示す。本設備を導入
本設備における消石灰使用量削減率と20 年の関係を図6 に示す。本設備を導入しは 44%の消石灰使用量削減効果を確認した。LCC評価を行い、47.5t/日/炉という規模の小さい施化する。特号消石灰は、高反応消石灰よりも単評価を行い、47.5t/日/炉という規模の小さい施設でも経済的に成り立つことを確認した。但し、価が安いものの反応性が低い。従って、削減量設でも経済的に成り立つことを確認した。
但し、消石灰の種類により削減可能量は変化する。特消石灰の種類により削減可能量は変化する。特号消石灰は、高反応消石灰よりも単価が安いもとしては有利であるが、どの程度削減できるか、LCC 的に有利なのかについての検証は今後の

号消石灰は、高反応消石灰よりも単価が安いものの反応性が低い。従って、削減量としては有課題である。のの反応性が低い。従って、削減量としては有利であるが、どの程度削減できるか、LCC 的に有最後に、本寄稿を承諾頂き、本設備の導入に利であるが、どの程度削減できるか、LCC 的に有利なのかについての検証は今後の課題である。

しない場合のLCCを100%とし、100%とし、導入した場間のLCC の関係を図6 に示す。本設備を導入しない場合のLCC を導入した場合の LCCおいても多大な御協力を頂いた関係各位に深く利なのかについての検証は今後の課題である。
最後に、本寄稿を承諾頂き、本設備の導入にない場合のLCC を 100%とし、導入した場合の LCC合のLCC 比率を示している。LCC（総合）は、比率を示している。LCC（総合）は、イニシャル

最後に、本寄稿を承諾頂き、本設備の導入に感謝の意を表します。
おいても多大な御協力を頂いた関係各位に深く比率を示している。LCC（総合）は、イニシャル
コスト、メンテナンス費、消費電力による売電
イニシャルコスト、メンテナンス費、消費電力

おいても多大な御協力を頂いた関係各位に深く感謝の意を表します。
感謝の意を表します。

コスト、メンテナンス費、消費電力による売電減少分、薬剤費、飛灰処理費を考慮している。但による売電減少分、薬剤費、飛灰処理費を考慮

参考文献

で機器の必要電力を補えており、実際には売電参考文献
1）
加藤陸史ほか : 集じん灰再循環システムによる
1） 加藤陸史ほか:集じん灰再循環システムによ
参考文献
消石灰使用量の削減、第27
廃棄物資源循環る消石灰使用量の削減、
第回27 回廃棄物資源循1） 加藤陸史ほか:集じん灰再循環システムによ減少分、薬剤費、飛灰処理費を考慮している。但し、本施設では発電容量の余裕分で機器の必要している。但し、本施設では発電容量の余裕分し、本施設では発電容量の余裕分で機器の必要電力を補えており、実際には売電減少はないた電力を補えており、実際には売電減少はないた
め、これを考慮しない場合を、LCC（売電減少含め、これを考慮しない場合を、LCC（売電減少含まず）で示す。

減少はないため、これを考慮しない場合を、LCC（売電減少含まず）で示す。
まず）で示す。

全てを考慮する場合は消石灰使用量削減率が全てを考慮する場合は消石灰使用量削減率が全てを考慮する場合は消石灰使用量削減率が35%以上、売電減少を考慮しない場合は24%以上35%以上、売電減少を考慮しない場合は24%35%以上、売電減少を考慮しない場合は24%以上で経済的に優位になる。実証試験結果は消石灰で経済的に優位になる。実証試験結果は消石灰以上で経済的に優位になる。実証試験結果は消使用量削減率 44%のため、経済的に成り立って使用量削減率44%のため、経済的に成り立っていることを確認した。
石灰使用量削減率44% のため、経済的に成りいることを確認した。
立っていることを確認した。

環学会研究発表会講集 、 pp359 ‐る消石灰使用量の削減、
第演
27論
回文廃棄物資源循
学会研究発表会講演論文集、pp359-360（2016）

環360(2016)
学 会 研 究 発 表 会 講 演 論 文 集 、 pp359 ‐360(2016)
incineration
technologies
fromfrom Lentjes
GmbH”（2007）
2）technologies
Lentjes
社資料：“Presentationof Lentjes
WasteGmbH” (2007)
incineration
technologies from Lentjes
3）ALSTOM 社資料：“Clean Air Solutions for Waste3）
ALSTOM(2007)
社資料：“Clean Air Solutions forGmbH”
Waste 社資料：Incineration”
3）Incineration”
ALSTOM“Clean Air Solutions for4）
鎌田充彦ほか：排ガス中のHCl 除去に対するWasteIncineration”4）鎌 田充彦ほか：排ガス中の HCl 除去に対する高反応消石灰および飛灰循環の効果、第29 回
4） 鎌田充彦ほか：排ガス中のHCl 除去に対する高反応消石灰および飛灰循環の効果、第29回回
廃棄物資源循環学会研究発表会講演論文集、高反応消石灰および飛灰循環の効果、第29
pp 339‐340(2018)
廃棄物資源循環学会研究発表会講演論文集、廃棄物資源循環学会研究発表会講演論文集、
pp 339‐340(2018)2）
Lentjes
社資料：“Presentationof Wasteofincineration
2）
Lentjes
社資料：“PresentationWaste

pp 339-340（2018）40