製品技術紹介

廃棄物発電と電力ビジネスへの取り組み〒 141‑8604

1.

はじめに環境ソリューション事業部
東京都品川区大崎 1‑5‑1 大崎センタービル
TEL 03‑6665‑2810
FAX 03‑6665‑4849

発電にも積極的に取り組んでおり、①蒸気の高東日本大震災以降、自立・分散型エネルギー

温高圧化による高効率発電では、イタリア・ナシステムとして廃棄物処理施設の重要性が再認

ポリの施設（写真 1）にて、500℃、9MPa、②識されるようになってきている。

蒸気サイクルの高度化としての再熱再生サイク

当社は、シャフト炉式ガス化溶融炉を主力製ルによる高効率発電（図 1）では、ドイツ・リ品として、世界最多の受注件数（日本：41 件、韓 国：2 件 ）、 最 大 の 施 設 規 模（ 処 理 能 力：720t/日）、最長の稼働期間（30 年以上）等の実績を有し、また高効率発電にも積極的に取り組んできた。さらに昨年度、欧州のトップメーカーの一社である Steinmüller Babcock Environment GmbH 社（以下、SBE 社）が弊社グループに加わることで 500 基以上のストーカ式焼却炉の納入実績と、世界最高水準（蒸気条件：500℃、9MPa）の廃棄物発電技術が新たに加わり、両社技術の融合によりさらなる発展を目指している。また、当社は、国内電力市場の自由化開始後間もない 2001 年に電力小売市場に

写真 1

イタリア・ナポリ（1,951t/日、3 ライン）参入し、特定規模電気事業者（新電力）として、廃棄物発電施設を含む多種多様な電源によりネットワークを構築し、電力小売事業を行っている。本稿では、電力自由化の進展に伴い必要とされる廃棄物発電の高効率化と安定化の改善事例を紹介する。
2.

廃棄物発電の高効率化について再生可能エネルギー活用の先進地である欧州を主要マーケットとする SBE 社では、高効率

図1

再熱再生サイクル59

JEFMA No.64［2016.3］

3. 安定性の改善への取組（廃棄物処理システム）
3.1 シャフト炉式ガス化溶融炉における安定化への取組1)
図 2 に還元剤として使用するコークス量の抜本的な削減を達成できる改良型シャフト炉（以下「低炭素型シャフト炉」）の概要を示す。
低炭素型シャフト炉は、シャフト下面全体か
写真 2

ドイツ・リュ－ダースドルフ（790t/日、1 ライン）

ら均一送風を行うことで、シャフト部におけるガス流れを均一化し、ごみと熱ガスとの安定した熱交換性を維持することができる。結果として、シャフト炉から発生する熱分解ガスの性状ューダースドルフ（写真 2）にて、発電効率をこれまでより均一に保つことが可能になり、29.9％を達成している。

後段の燃焼室での安定した低空気比燃焼の実

日本における高効率発電の標準的な蒸気条件である 400℃、4MPa で実現できる発電効率に現、発電量の安定化に寄与するボイラ回収熱量の安定化が実現できる。

比べて、さらなる蒸気の高温高圧化、再熱再生サイクルの採用のいずれの場合でも、110％以上への改善が見込まれる（表 1）。特に、再熱再生サイクルは、図 1 に示されるように、システムそのものは複雑にはなるものの、蒸気温度が低く、過熱器の腐食対策、交換等の維持管理が、従来並みで済む可能性もあり、大型の施設においては有望な技術と考えられる。
表1

発電効率比較

図2

低炭素型シャフト炉の概要

図 3 に 65t/日規模の低炭素シャフト炉におけるボイラ蒸発量の変動等を示す。これにより従来型シャフト炉に比べてボイラ蒸発量の変動割合εを 6.7％→ 3.3％に大幅に改善することができた。
なお、変動割合εは下式で算出した。
2×σε＝× 100

ε：ボイラ蒸発量変動割合（％）
σ：ボイラ蒸発量標準偏差（/ ）：ボイラ蒸発量平均値
（/ ）

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製品技術紹介図3

低炭素型シャフト炉のボイラ蒸発量等の変動

表2

低炭素型シャフト炉による低空気比燃焼結果

また空気比については表 2 に示すように従来型シャフト炉の空気比 1.64［‑］に対し、低炭素型シャフト炉では 1.46［‑］であった。その結果、従来炉でも十分規制値範囲内にあった排ガス NOx 濃度は、低炭素シャフト炉においては従 来 炉 と 同 じ 無 触 媒 脱 硝 で 約 50 ％ 低 減（48ppm → 25ppm）した。なお、未燃分（排ガス CO）の発生は見られず、安定した溶融処理が実現できている（図 3）。
これらのデータは従来タイプの燃焼バーナをそのまま用いたものであり、低炭素炉に適したバーナ構造とすることで一層の機能向上が期待できるものと考えている。

図4

PlantPADR®
による遠隔監視・操業支援設への導入を進め、操業会社本社からの遠隔監視・支援に活用している。
PlantPAD は、①リアルタイムで実機と同様の操業画面や ITV 画像などを監視可能、②運転データのみならず、設備の点検データなど

3.2 ビッグデータ活用による安定操業への取も含め、過去から現在にわたり蓄積・活用可能

組なシステムであり、操業支援に効果を発揮して発電施設としてごみ処理施設を考えた場合、いる。

2)

安定した操業の実現に加え、施設としての計画的な稼働が求められる。

現在では、さらなる安定操業への取組として、操業のビッグデータを活用し、プラントの当社は、約 20 年前から操業実績データの解過去の傾向と現在の状態の把握、さらには将来析に基づく操業支援を行っており、近年では図の状態を予測し、適正に操業条件の設定変更を4 に示すような、リアルタイム遠隔監視ツール行うシステムの構築に取り組んでいる（図 5）。

PlantPAD を開発し、2011 年より弊社納入施

現時点での成果は、コークス量の設定変更等に

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30 分単位で電気の需要量と供給量の乖離を 3％以内に保つことであり、3％を逸脱すると当該事業者にペナルティー（割高な単価での電力の補給）が課されることになり、このペナルティーをミニマム化することが事業運営にとって重要である。
当社は事業参入にあたって、千葉県木更津市
操業条件設定変更ガイダンスシステムに需給調整機能を担う 24 時間体制の自社拠点限定されているが、将来的には、設備点検整備パターンのデータを蓄積・分析し、需要量に影の効率化によるトラブルの予防保全や、適正な響を与える気温等の各要因に基づいて、日々の操業条件設定による最適操業の実現などで大き需給計画を策定し、電力ネットワークの安定化な効果が期待できる。

を図っている。

図5の需給管理センターを設け、需要家の電力使用国内電力市場の自由化は、2000 年から段階
4. 特定規模電気事業者（新電力）としての取り的に進展して今日に至っており、これまでの特組み別高圧・高圧市場（主に工場や大型オフィス・当社は電力自由化開始後間もない 2001 年に商業ビル）に加え、2016 年 4 月には低圧及び電力小売市場に参入し、現在ではその事業規模家庭用市場も開放され、全面自由化を迎える。

も 40 万 kW 強に拡大している。廃棄物処理施

当社としては、グループとして保有する高効率設についても当社参加の SPC から電力売買を廃棄物発電技術に加え、電力小売事業者として行っている（表 3）。の電力ネットワーク安定化への取り組みの経験

表3

廃棄物処理施設を生かし、再生可能エネルギーの地産地消等の地域ニーズに応えていく所存である。
参考文献
1） 谷口他：低炭素型シャフト炉における燃焼安定性の向上

第 26 回廃棄物資源循環学会研究発表会（2015）2） 富岡他：ビッグデータ活用による操業支援
電力小売事業者には、託送を行う電力会社の送配電網の安定的な運用を確保するため、「同時同量の義務」が課される。
「同時同量」とは、62の高度化への取り組み

第 26 回廃棄物資源循環学会研究発表会（2015）