新環境

社会を創造する商品と技術

New Technologies Harmonized with Global Environment［第一部］（環境エンジ編）
有田
中村

耕二
直

環境エンジニアリング本部

技術統括リーダー

参与

エンジニアリング研究所

燃焼システム研究部

部長

Koji Arita
Sunao Nakamura

豊かな人間環境作りに貢献するために，当社は環境に調和する技術の開発に挑戦し，地球に優しい商品を提供している。当初，環境分野においては海外から導入した技術を NKK バージョンとして市場への参画を果たし，日本一の事業基盤を造り上げた。そして最近では，NKK オリジナル商品を自社開発して受注拡大と高収益化に結びつけている。本稿では，その事業開拓の歴史と，自社開発し商品化した環境エンジニ
アリング本部対応の NKK ブランド商品について報告する。

NKK is challenging the development of environment-friendly technologies and now supplying plants, technologies and products harmonized with nature to create rich and rewarding human environments. At the
beginning, NKK started business in environmental field with the improvement of technologies introduced fromoverseas for NKK version and built up business basis as top manufacturer. Recently, NKK is increasing theamount of the order received and continuously gaining high profitability. In this paper, we report the historyof pioneering business in this field, plants and technologies of NKK-original developed by ourselves andcommercialized in environmental industries division.

全対策の充実が，焼却施設設置の必須条件となった。当社で1.

は，無触媒脱硝と燃焼技術による NOx 低減技術や，半乾式

はじめに

1.1 1970 年代〜公害規制の中で進歩する焼却技術

塩化水素除去装置「NKK リマール」など特徴ある技術が開我が国では，1960 年代の高度成長とともに廃棄物量が増発された。完全燃焼と NOx 低減を両立させるための技術は，大し始め，処理技術の近代化の必要に迫られた。厚生省はこダイオキシン類と窒素酸化物の抑制を燃焼管理により，同時れに対処するために，「廃棄物処理施設整備計画」を策定し，に高度に達成する技術として発展することになる。

計画的に焼却処理を進める政策をとった。

この年代の技術開発で特筆すべきは，製鉄技術を応用した，

当社は，1968 年に竣工した東京都北工場（300t/d×2 炉）

コークスベッドによるごみの直接溶融炉の開発およびサブの稼動により廃棄物処理分野に本格的に参入することにな

マージドアークによるごみ焼却灰溶融炉の開発を始めたこる。1970 年にデンマークのフェルント社からストーカ炉のとである。いずれも，当時のごみ質や焼却灰再資源化へのニ技術を導入し，1974 年に横浜市港南清掃工場（300t/d×3

ーズが今日ほどではなく，実用化まで 20 年以上の歳月を要炉），東京都板橋清掃工場（300t/d×4 炉）が相次いで竣することになる。

工したが，いずれも廃熱ボイラ･発電設備を設置した大型設

1.2 1980 年代〜ごみ量増大ごみ高発熱量化に対応した備として，今日の技術の原型をなすものである。炉の特徴

燃焼技術

として，排ガス混合促進による完全燃焼を達成する「2 回1980 年代我が国の廃棄物量は増加し続け，この 10 年間で流方式」と，焼却灰の完全燃焼を達成する「後燃焼キルン」

一般廃棄物の焼却処理量は約 1.5 倍に増えた。量的な増加だを有している。後の，1990 年代に排ガス中のダイオキシン

けでなく，生活様式の変化やプラスチックごみの増加により，類が問題にされるにあたり，当社が建設した焼却施設のいごみの発熱量は増加の一途をたどることになる。ごみ発熱

くつかは，特別な低減対策をとることなく排ガスダイオキ

量の増加により焼却施設では，燃焼温度上昇による炉内ク

シン類濃度 1ng-TEQ/Nm3 以下を達成することで，その当リンカ生成防止対策や処理能力の低下に悩まされることに時の焼却炉設計のコンセプトが正しかったことが証明されなる。

ることになる。

当社では，焼却炉燃焼室をボイラ水冷壁構造とすることやこの年代は，1970 年のいわゆる公害国会で廃棄物処理法

空冷壁構造の開発により，ごみの高発熱量化に対応した。まが制定され，さらに大気汚染防止法が強化されるなど環境保

た，ごみ焼却発電が安定した技術として普及するにつれ，発–91–

NKK 技報 No.179 (2002.11)

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社会を創造する商品と技術

電量の安定化，ボイラ蒸発量の安定化，燃焼の安定化など複に移るようになり，積極的に都市アメニティーの機能に活用

雑な運転操作に対応する燃焼自動制御システムが求められする建築意匠技術も大きく進歩した。

た。当社では，ファジー制御と炉内燃焼モデルに基づく制御

変化の早い時代に合せて開発のスピードアップと顧客ニを組み合わせたハイブリッド ACC（Automatic Combustionーズに対応するため，横浜市の当社鶴見事業所内に次世代技

Control）による高度燃焼制御技術が開発され，めざましい

術実証設備をショウウィンドウ的に集約した「NKK 環境

成果を上げることになる。コンピュータ技術の進歩と相まっR&D センター」を 1996 年に開設した。R&D センターにはて，焼却炉周りの自動運転だけでなく，ごみ供給クレーンのガス化溶融炉，次世代ストーカ炉，流動床炉，RDF 製造プ

自動化，データ処理システム，車両管制システムなどごみ焼

ラント，灰溶融炉，資源化プラントなどをはじめ，時代の要却施設全体の計装制御システムとして大きな進歩と成果を請に合わせ，国内外の最高レベルの技術を開発すると同時に上げるに至った。

客先に公開し，客先ニーズの先取りと，商品化のスピードア

また，これまで主流であったストーカ炉に加えて，流動床ップが達成でき，受注につながった。また，エンジニアリン炉の開発に着手した。その後，一般廃棄物だけでなく産業廃グ業務の効率化を図るために，ごみ焼却プラントの計画設計

棄物の処理分野でも実績を上げ，自社技術であることから海業務の電子化処理と技術情報管理を行う業務システムの開

外企業への技術輸出も行われた。

発や，個別の設計業務でも配管設計の三次元 CAD の適用な

一方，ストーカ炉もフェルント社の技術を長年にわたって

どいくつかの合理化を進めた。品質管理の面からは，全連続改良し続けた実績から，独自の技術として 2 回流燃焼の特徴

式ごみ焼却プラントの ISO9001 認証取得も合わせ実行されに水平型火格子を組み合わせた「ハイパー火格子焼却炉」のた。

開発に着手した。1990 年代の実機竣工から次世代ストーカ

1.4 21 世紀に向けた焼却技術
Photo 1 は，2001 年に竣工した横浜市金沢工場である。施炉の開発につながるきっかけとなり，技術的には大きな変革期であったといえる。

設規模は，400t/d×3 炉で，高温高圧ボイラによる 35MW の

1.3 1990 年代〜新たな環境ニーズに対応する燃焼技術

高効率発電，低温バグフィルタと脱硝触媒によるダイオキシ

1990 年代に入ると，これまで増え続けてきた廃棄物排出ン類と窒素酸化物の排ガス高度処理，電気抵抗式灰溶融炉に量は横ばいとなる。この年代の日本経済は，いろいろな言葉

よる焼却灰の無害化とスラグの全量リサイクルなどを特徴で表されてきた 10 年間であるが，廃棄物処理については国としている。20 世紀に開発実用化された技術の完成版をこ民の環境意識の高まりと社会変化の中で，新しい処理システ

こに見ることができる。

ムや処理技術が生まれた。また，技術だけでなく環境への価

2000 年度はこれまで焼却炉の主流を占めていたストーカ

値観や評価基準にも変化の見られる年代であった。国の関連炉に対して，初めてガス化溶融炉の発注総量がストーカ炉をする環境保全関係予算は，この 10 年間増え続けて約 2 倍と上回った年である。これまで安定した技術とされてきたスト

なった。また，環境関連の法律がこれまでになく数多く成立

ーカ技術も，ここで大きくステップアップして次世代ストー

したことからも，環境の位置付けが大きくクローズアップさカ炉としての脱皮を迫られることになる。

れてきたことがうかがえる
ごみ焼却システムに関連する大きな課題としては，焼却施設のダイオキシン対策，最終処分場の確保難によるごみ減量
化政策，循環型社会を目指した各種リサイクル関連法が制定される中での焼却処理の位置付けなどが挙げられる。このよ
うな状況にあって，当社はハイパー火格子焼却炉の相次ぐ実機化と大型化（大阪市平野工場：450t/d×2 炉）への対応，
サブマージドアーク式から電気抵抗式に発展した灰溶融炉の実機化などを進めてきた。ダイオキシン類抑制のための燃焼技術では，1997 年に厚生省が実施した全国排出実態総点
検調査の結果から，はからずも当社技術の優位性が示される結果となった。ダイオキシン対策は燃焼技術だけでなく，排Photo 1 Kanazawa waste incineration plantin Yokohama city

ガス処理装置，灰処理装置などの開発実用化にも及んだ。
エネルギー有効利用のための高温高圧蒸気による高効率発電技術，ごみの燃料化（RDF）技術などが開発され実用化

Photo 2 は，2004 年に稼動する予定の福山リサイクル発電

されていった。1992 年，ストーカ炉に変わる新しい技術と所で，広島県下 16 市町村で排出される一般廃棄物を７箇所して，新しいコンセプトによる高温ガス化直接溶融炉の開発の RDF 製造設備で中間処理して同発電所に搬入する。本施に着手した。装置技術だけでなく，焼却施設の立地が都市部

設では，NKK 高温ガス化溶融炉が採用されており，設備能NKK 技報 No.179 (2002.11)

–92–

新

環境

社会を創造する商品と技術(2) 処理時の環境負荷の最小化

力は RDF 処理量で 314t/d×1 炉，発電出力 20MW を有している。自治体の広域化による RDF 発電であると同時に，広溶融炉での高温還元燃焼と二次燃焼炉での高温酸化燃焼

島県，市町村，広島県環境保全公社および当社が出資する民という 2 段階制御によって，ダイオキシン類の発生が抑制で活事業として注目されている。

きる。また調整剤としての石灰石の効果により，排ガス中のHCl 濃度も低い。

本稿では，以上述べてきた技術のなかから，廃棄物高温ガ(3) 廃棄物の減容化と処理コストの最小化

ス化溶融炉技術および次世代ストーカ炉技術について説明

廃棄物中の不燃分は高品質なスラグとして利材化でき，最を行う。

終処分は集じん灰のみで大幅な減容化が達成できる。また低空気比燃焼により発電効率も高い。
Fig.1 には，高温ガス化直接溶融炉の構造を示す。下層部の高温燃焼溶融帯では，主羽口から送風される酸素富化空気によって高温燃焼が行われ，その熱で廃棄物中の不燃分が溶融される。その上層部の流動層帯では，副羽口からの送風と高温燃焼溶融部からの燃焼ガスによって 650〜750℃程度に維持され，廃棄物の乾燥と熱分解が行われる。不燃分はコークスとともに下部の高温燃焼溶融部へ降り，揮発分はガス化して上方へ行く。上方のフリーボード部では，3 段羽口からの送風で 850℃以上の高温還元雰囲気を維持して，通過する生成ガス中のダイオキシン類発生の抑制やタール分の分解などのガス処理を行い，ハンドリング性の良いガスとして排気する。

Photo 2 Fukuyama recycled power generation plant2.

廃棄物高温ガス化直接溶融炉の開発

Coke & lime

2.1 開発の経緯
Solid waste

高温ガス化直接溶融技術は，廃棄物を外部環境に負荷を与えずに処理すると同時に，高効率に資源・エネルギー回収でProduct gas

きる技術である。研究は 1992 年に開始し，ごみ単体の乾留
状況や燃焼状況などの要素試験を行った 1)。1995 年に処理
High temp.
reducing
atomospherefor gas treatment

量 24t/d という実用規模の試験プラントを建設し，400 日強の操業で 5000 トン以上の廃棄物を処理し，長期安定燃焼できることを実証した。1998 年 7 月には厚生省の外郭団体である（財）廃棄物研究財団から技術評価書を取得し本格的な営業活動を開始した。
2000 年 5 月に岐阜県各務原市から初号機（処理量 192t/d）を受注して以降，福岡県甘木・朝倉，大分県佐伯，岩手県盛Partial fluidized
gasifying & pyrolysis

Tertiary tuyere

Hightemp. combustion& Melting zone
in Reducing atmosphereSub tuyere

岡・紫波，北海道日高中部，広島県福山，茨城県笠間の計 7

Main tuyere
Slag & metal

物件を受注した。

Fig.1 Schematic diagram of high-temperature gasifying
and direct melting furnace

本節では，技術の特長と主な実証結果について説明する。
2.2 技術の特長と実証試験設備概要

2.2.2 試験プラント概要と主な使用廃棄物の性状

2.2.1 特長と炉構造
本技術は，製鉄で培われた高炉の溶融技術とごみ焼却で実鶴見事業所内環境 R&D センターに建設した処理量 24t/d

績のある流動床燃焼技術を組み合わせ発展させた新しい燃の実炉規模のプラントの設備は，廃棄物貯留ピット，廃棄物

焼技術である。

と副資材の供給系，高温ガス化直接溶融炉，連続出滓装置，本炉は次の特長を持つ 2)。

二次燃焼炉，ボイラー，減温塔，バグフィルター，有害ガス(1) 幅広い廃棄物に対して安定した処理が可能除去設備で構成されている。

補助熱源としてコークスを使用するので，処理対象物の灰主に使用した廃棄物の工業分析結果を Table 1 に示す。低分割合や発熱量に左右されることなく，幅広い種類の廃棄物

質ごみは，標準ごみに野菜を混入して発熱量を下げたものでに対し安定したガス化溶融処理の運転ができる。

ある。埋立掘り起こしごみはプラ系であるが大半が土砂であ–93–

NKK 技報 No.179 (2002.11)

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社会を創造する商品と技術る。なお，MWS は都市標準ごみ（以下，都市ごみと略記す

前項 2.2.2 で述べたように，廃棄物中の固定炭素や灰分のる），MWL は都市低質ごみ，CSD はカーシュレッダーダス

量，塩基度が異なるので，処理対象物によってコークス使用

ト，IA は焼却灰，LFW は埋立掘り起こしごみ（埋立ごみ）

量（廃棄物処理量 1 トンに対するコークスの供給量 kg），の略号である。

石灰石使用量（廃棄物処理量 1 トンに対する石灰石の供給量kg）や主羽口の酸素濃度などを調整して炉内の安定燃焼を維持することにより，廃棄物中の不燃物の溶融と可燃物のガス

Table 1 Properties of wastes tested
Refuse

MWS

MWL

CSD

IA

LFW

化の連続的な安定操業を行った。

Moisture

wet%

39.6

63.1

7.4

9.5

18.8

2.3 代表的な試験結果

Ash

wet%

11.2

5.5

37.9

88.0

66.4

2.3.1 燃焼状況

Combustibles

wet%

49.2

31.4

54.7

2.4

14.8

FC (Fixed Carbon)

wet%

6.8

4.5

5.5

0

0.7

FC/Ash

-

0.6

0.8

0.1

0

0.01

CaO/SiO2

-

0.3

0.3

0.5

0.3

0.1

Calorific value

kcal/kg

2200

1130

4300

0

970

代表的な結果を Table 3 に示す。焼却灰や埋立ごみは廃棄
物中の灰分量が多いが，生成するスラグの温度は，どの処理対象物でも，コークス使用量と酸素濃度の調節により 1450
〜1600℃の範囲にある。スラグ化率については，どの廃棄物も 85％以上あり不燃物がスラグとして溶けている。また発

上記の対象物を溶融処理する場合に溶融ゾーンにおいて

生ガス温度は，どの処理対象物についても 3 段羽口の送風量は，(1) 熱量的には廃棄物中の灰分と固定炭素の割合，(2) 生で 850℃以上に調整されている。減容化率は，本技術によっ成するスラグの溶融性や流動性には灰分の塩基度ていかに飛灰が少なくなり最終処分する容積を小さくした（CaO/SiO2），が重要である。表中の各処理対象物の固定かであり，都市ごみでは 1/200 以上と大きな値であり，最終炭素と灰分との重量比 FC/Ash の関係を見ると，都市ごみは処分場の負荷軽減に寄与するものと思われる。

FC/Ash が約 0.6 である。低質ごみは，標準ごみと比べて灰分が少なく，FC/Ash が大きいので，熱量的には処理しやす

Table 3 Typical results for various wastes tested

い特性がある。一方，CSD は，FC/Ash が小さく，溶融処理

Refuse

すべき不燃分が多いわりに溶融に寄与する熱量が少ないので，都市ごみに比べて多くの補助燃料を必要とすることにな
る。埋立ごみと焼却灰はさらに FC/Ash が小さく，より多くの補助燃料のコークスが必要となる。
また，表中の廃棄物の灰分の SiO2，CaO の割合から求めた塩基度（CaO/SiO2）は廃棄物の性状の違いによって 0.1

MWS

MWL

CSD

IA

LFW

1513

1472

1599

1495

-

76

220

386

318

868

1074

963

945

88.2

85.8

85.5

86.1

283

51

20

-

Temp. of molten slag℃

Slag & metal rate

kg/h

151

Gas temp. of freeboard

℃

1055

Slag ratio

-

88.1

Volume reduction ratio

1/x

228

Volume reduction ratio =[Fly ash volume]/[Refuse volume feeded]
Slag ratio = [Slag rate discharged] /[ Ash rate feeded]

から 0.6 までばらついている。本方式では，石灰石を添加して塩基度を 1.0 程度にして，スラグの融点，粘性を調整することにより，出滓の安定化を図るとともに，利材化に有利な

2.3.2 溶融スラグの性状

物理性状を造り出した。

スラグの性状を Table 4 に示す。スラグを資源化する場合，

2.2.3 試験条件

重金属の溶出あるいは錆の発生などの観点から品質を評価

各種廃棄物の代表的な試験条件を Table 2 に示す。都市ごする上で，スラグ中の金属成分濃度が重要な指標となる。

みについては，春夏秋冬のごみを処理したが，表中には秋ごみの試験条件を示す。

Table 4 Properties of product slag
Item

Table 2 Typical testing conditions
RefuseTreatment rate

MWS
kg/h

Coke ratio

kg/tLime ratio
C/A
Flow rate from main tuyere

82

1160
52

CSD
594
126

IA
405
247

LFW
450
148

kg/t

62

25

71

388

264

-

0.67

0.89

0.56

0.29

0.26

Nm3/h

O2 % of main tuyere flow

1114

MWL

%

356
39

468
41

280
39.5

400
42

391
43

Coke ratio = [Coke feed rate(kg/h)]/[Refuse feed rate(t/h)]Lime ratio = [Lime feed rate(kg/h)]/[Refuse feed rate(t/h)]
C/A = [coke rate]/[Ash rate in coke, lime & refuse]

NKK 技報 No.179 (2002.11)

CSD

IA

LFW

SiO2

%

37.9

31.8

34.5

48.0

CaO

%

38.6

35.4

44.6

44.1

MgO

%

4.44

4.01

2.42

3.08

Al2O3

%

15.5

24.6

20.4

18.1

Fe

%

0.13

0.21

0.32

1.13

Cu

%

0.02

0.05

0.05

0.04

Na

%

0.69

0.11

1.61

2.36

K

%

0.16

0.01

0.32

0.82

Pb

mg/kg

<10

<10

<10

<10

Zn

mg/kg

<10

16

13

<10

Mn

%

0.12

0.09

0.05

0.08

1.02

1.11

1.29

0.92

CaO/SiO2

–94–

MWS

新

環境

社会を創造する商品と技術

コークスを用いた本技術は，炉内溶融場での還元力が強い

ギーの有効利用の観点から，低空気比燃焼，排ガス循環など

ため，Fe とスラグとの分離性が良く，重金属は酸化せずスが注目されている。また，廃棄物の焼却に伴って排出される

ラグ中に含まれない。またスラグからの溶出試験（環境報告

灰の無害化や灰処理費用の低減が求められている。これらの書 46 号）も実施し，廃棄物の種類に係わらず，すべての項問題を解決するためには，本プロセス内での燃焼現象の本質目に対して定量下限値未満であり，土壌環境基準を満たしてを解明するとともに，廃棄物の焼却や灰処理に特有の燃焼のいることを確認した。本技術で回収されたスラグは高品質で不安定性を排除するための新たな燃焼技術を開発する必要あり，再資源化材料として充分な性状を備えている。

がある。これらの要求に応え得るものとして，高温空気燃焼

2.3.3 生成ガスと燃焼ガスの性状技術の適用が考えられる。

高温ガス化直接溶融炉から発生するガスと二次燃焼炉で本開発では，廃棄物の多様性・不均一性に起因する本質的の燃焼ガスの組成を Table 5 に示す。処理条件は Table 2 のな燃焼技術の課題を，高温空気燃焼技術の適用により解決を値である。

図り，廃棄物の焼却から灰処理まで一貫した高効率・環境負生成ガスについて見ると，揮発分のある都市ごみ，CSD，荷低減型の廃棄物処理システムを開発することを目的とし埋立ごみから生成する可燃性ガスの主要成分は CO と H2 でて，12t/d 規模の試験プラントを建設し，模擬熱分解ガス，あり，発熱量は揮発分の多い CSD で 1100kcal/Nm3，揮発模擬ごみ，および実ごみを対象とした延べ 5000 時間以上の251kcal/Nm3 と低い。揮発分のな

系統的な燃焼試験を実施するとともに，これらの試験結果の分の少ない埋立ごみでは妥当性を確認するための数値計算を実施してきた 3)-7)。

い焼却灰は，コークスが燃焼する際に発生するガスでフリー

本節では，模擬ごみおよび実ごみを用いた場合の主な燃焼

ボード部温度を保っている程度で，溶融炉出口で可燃性ガスは殆どない。二次燃焼炉出口の燃焼ガス性状について見ると，試験結果について報告する。

CO 濃度は，どの処理対象物でも 10ppm 以下であり燃焼性

3.2 次世代ストーカシステムが良い。また，NOx 濃度は 100ppm 以下，SOx 濃度は 10ppm

本システムの実用化構想図を Fig.2 に，高温空気ノズル近以下に抑えられており，HCl 濃度は，CSD の場合で 40ppm

傍での火炎形態の概念図を Fig.3 に，それぞれ示す。高温空

以下，都市ごみで 30ppm 以下である。またダイオキシン類

気への主な期待効果は，焼却炉内での燃焼の高度安定化によの濃度は，煙突出口で都市ごみ処理時に 0.0058ng-TEQ/Nm3

る空気比 1.3 レベルの低空気比燃焼の実現と環境負荷物質低を実測した。これらの結果は，本技術が，ガス化溶融炉内の減の同時達成である。具体的には，焼却炉の両側壁から対向流動部やフリーボード部の温度を副羽口送風や 3 段羽口送させて高温空気・排ガス混合気を高速（数十 m/s 程度以上）

風によって独立に制御できることや，塩基度調整に添加したで吹き込むことにより，ごみ層直上付近の燃焼開始領域に安石灰石の脱硫，脱塩作用によるものと思われる。

定な高温場を形成させ，火炎のゆらぎや局所消炎を回避する
とともに，ごみ層を直火加熱することによりごみのガス化を促進させることを狙っている。

Table 5 Properties of product gas and combustion gas
MWS

CSD

IA

また，焼却・灰処理一体化により，設備費の低減と省力化

LFWを達成させるとともに，灰処理のための助燃費の大幅削減を

Product gas in freeboard of gasifying & melting furnace
CO

%

11.8

15.4

0

7.2

H2

%

5.2

10.6

0

1.3

CO2

%

18.4

13.7

17.7

24.9

Calorific Valuekcal/Nm3

946

1100

23

251

目指している。

Exhaust gas

Waste

BoilerCombustion gas in secondary-combustion furnace
CO

ppm

9.4

5.5

2

8.0

NOx

ppm

97.0

92

66.0

21.0

SOx

ppm

6.0

0.7

<2

9.0

HCl

ppm

21.0

32.0

<1

10.0

PusherHigh-temp. air
blowingExhaust gas in stack
DXN

3.

ng-TEQ/Nm3

0.0058

Secondary
combustion
regionFuel rich gas

0.026

StokerPrimary
combustion region

次世代型ストーカ炉の開発

Oxygenrich gasAirAsh

3.1 開発の経緯
廃棄物焼却プロセスにおける環境負荷物質低減やエネル

Fig.2 New type NKK two-way flue gas incinerator–95–

NKK 技報 No.179 (2002.11)

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社会を創造する商品と技術

3.4 焼却・灰処理一体化試験結果

Improvement of Flame Stability

本開発では，実ごみ（炉が小型のため，粗破砕を実施）による延べ 2000 時間の焼却・灰処理一体化試験を実施し，1200〜1300℃レベルでの灰の非溶融処理，さらには 1300℃以上

High-Temp. Air
Stagnation Region

での灰溶融処理の実現性を確認するとともに，処理灰中のダ

Stabilized Counterflow
Diffusion Flame

Waste
Grate

イオキシン類の濃度を 0.0001ng/g（毒性等価濃度）以下に抑え得ることがわかった。

Radiation

また，ごみ焼却主灰の処理に関して特に問題となっている

Gasification
Combustion Air

処理灰中の鉛の挙動を調べた結果を，まとめて Fig.5 に示す。

Fig.3 Flame stabilization image in the combustion
beginning space

同図に示すように，本提案システムを用いた灰溶融処理（図中△印のデータ）により，鉛の土壌環境基準と含有基準（東3.3 焼却試験結果

京都の将来の目標値）とが同時に満足できることがわかった。

本開発では，高温空気・排ガス混合気の吹き込み効果をで

なお，鉛以外の重金属類についても，同様の試験を実施し，きる限り純粋に評価するため，実ごみによる燃焼試験に先立

土壌環境基準を満足することを確認した。

って，模擬ごみ（一般ごみから製造された RDF に水分を添本技術開発の一部は，NEDO 高温空気燃焼制御技術研究加したもの）による系統的な燃焼試験を実施した。

開発プロジェクト の一環として実施されたことを記し，こ

従来型（空気比λ=1.7，高温空気吹き込みなし）と高温こに感謝の意を表する。

空気吹き込みありの場合（空気比λ=1.3）について，炉出口温度と NOx 濃度との関係を比較した結果を，Fig.4 に示□：Melting treatment（1200〜1300℃）△：Melting treatment（>1300℃）す。本図から明らかなように，高温空気を吹き込んだ場合の NOx 濃度の値は，従来型の場合の約 1/2，またはこれ以下の値となっている。この原因として，高温空気吹き込み●：Heat treatment（without EGR）◆：Heat treatment（with EGR）

100
Ｐｂ leachate conc. mg/l

によりごみ層直上での可燃性ガスの主成分が CO，H2 となり，Fuel N 分の NOx への転換率が低く抑えられたこと，
高温空気の撹拌効果により局所高温領域が消滅したことなどが考えられる。また，Table 6 に示すように，炉出口排ガ
ス中のダイオキシン類の濃度についても，高温空気の吹き込みにより，その排出濃度が 50%程度以下に抑えられることがわかった。

Futurestandard

10

the Tokyo metropolitan
slug standard

1
Landfill standard

0.1
0.01

Soil standard

0.001
10

100
1000
Ｐｂ content mg/kg

10000

NOｘ at Exit ppm（１２％O2)

120
100

Fig.5 Relationship between Pb contents andPb leachate concentrations

Conventional(λ=1.7)80
60

4.

Advanced(λ=1.3)40以上，環境に優しい技術開発への取り組みについて，その歴史から現在の最新技術までを述べた。

with High-Temperature
Air Combustion20

廃棄物高温ガス化直接溶融炉は，減容化・無害化・エネル

0
850

900

950

1000

1050

おわりに

1100

1150

ギー回収の三拍子揃えた資源循環型の技術である。その観点

Temp. at Exit ℃

から，全国の自治体において急速に本技術を採用する動きがFig.4 Effect of NOx reduction by mixing gasof high-temp. air and exhaust gas

高まっており，2000 年度以降それまで主流であったストー
カ式焼却炉の受注規模とほぼ同等までなっており，当社では既に全国で 7 つのガス化溶融炉方式の廃棄物処理設備を受Table 6 Dioxins concentrations at incinerator exit
Conventional*

注している。さらに，廃棄物のガス化に注目してガス利用型

Advanced**

Air ratio, -

1.7

1.3

1.3

DXNs conc., ng-TEQ/Nm3

0.59

1.3

0.29

プロセスへの発展 8)を推進中である。
一方，次世代ストーカ炉は，当社独自技術である高温空気・排ガス混合気吹き込みを組み込むことによって，最終目* without high-temperature air** with high-temperature air

NKK 技報 No.179 (2002.11)

標である省エネ率 30%，炉出口 NOx 低減率 30%，および炉
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新

環境

社会を創造する商品と技術

出口ダイオキシン類濃度低減率 50%および灰の無害化を同

参考文献

時に達成した。本成果の実用規模実証試験を某自治体との共

1) 吉田朋広ほか. “廃棄物のガス化溶融試験”. 第 32 回燃焼シンポジ
ウム, 1994.

同研究の形で 2002，2003 年度に確証を行うための準備中で

2) 松平恒夫ほか. “廃棄物高温ガス化直接溶融炉”. NKK 技報.

ある。現在，初号機受注に向けて，営業を展開中である。

No.164, 1998.

2003 年 4 月には JFE エンジニアリング会社として，川鉄

3) ＮEDO. 高温空気燃焼制御技術研究開発成果報告書. 平成 13 年
3 月.

エンジニアリング部門との統合が行われる予定となってい4) ＮEDO. 高温空気燃焼制御技術研究開発成果報告書. 平成 14 年

る。川鉄の保有する環境技術との統合・融合を早期に行い，3 月.

今後も，環境分野の商品技術力をリードすべく，成長分野の

5) 鈴木ほか. 高温空気燃焼技術を応用したストーカ型廃棄物焼却プ
ロセス. 高温空気燃焼技術フォーラム講演論文集, 2001.

新技術の創出に向け積極的に技術開発を推進する所存であ6) 鈴木ほか. 新型ストーカ炉の開発. 都市清掃. 第 55 巻, 第 247 号,

る。

2002.
7) 鈴木. 廃棄物高温空気燃焼に関する数値計算. 第 12 回廃棄物学会研究発表会前刷集, 2001.
8) 山川裕一ほか. “NKK 廃棄物ガス化溶融技術によるエネルギー回収システムの検討”. 100 周年記念熱工学シンポジウム, 1997.

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