す。したがって清掃工場の焼却処理量は、環境対策、環境負荷の発生抑制、社会システムの変革

平均すると 1 日あたり約 85 トンになりま

1.４.1 清掃工場の廃熱利用す。清掃工場の処理規模は地域によって日本にはごみを焼却処理する清掃工場が約 1,100 ヵ所大きな隔たりがあり、大都市には 24 時間にあり、約 370 工場が廃熱を発電に利用しています。し連続稼動の全連続式と呼ばれる清掃工場

かし平均の発電効率は、欧米諸国に比べてかなり低い水が多く、1 日の平均処理能力は約 240 ト準です。また 1980 年代までに建設された清掃工場の多くンです。一方、人口が中規模の市町村にはは、24 時間連続稼働でも発電設備を導入していません。

１日 16 時間稼動の准連続式といわれる清

本稿ではごみ発電の拡大と発電効率の向上で、新たに得掃工場が多く、平均処理能力は 1 日約 70られる発電量と収益を推測します。

トンです。さらに人口規模の小さな市町
村には、バッチ式と呼ばれる１日の運転

清掃工場は、立地する地域の一般廃棄物を集中が 8 時間に満たない清掃工場が多く、平均処理能的に焼却処理する施設ですから、収集車両も含め力は 1 日約 20 トンです。表 1 は 2017 年度のデーて見かけた方も多いでしょう。一般廃棄物は家庭タですが、全清掃工場の 63％にあたる全連続式のと小売店やオフィス、それに飲食店などサービス清掃工場が、全処理能力の 91％を占めています。

業が排出する廃棄物です。清掃工場の多くは、ご一方、バッチ式の清掃工場は全清掃工場の 22％もみの焼却で発生する廃熱を蒸気や温水に変換し、ありますが、処理能力は全処理能力の 2.7％に過ぎ工場内で利用するだけでなく、近隣の福祉施設やません。小規模工場は効率が低いだけでなく、ダスポーツ施設に供給しています。発電して余剰のイオキシンなどの環境対策が困難なことから、近電力を外販している工場も少なくありません。し年は集約化と廃炉が進んでいます。小規模工場がかし発電が目的の施設ではないので、発電効率は多いのは、清掃工場が市町村単位で整備され、行必ずしも高くありません。本稿では清掃工場のご政区域内処理を原則としてきたのと、人口の少なみ発電の拡大と、発電効率の向上で新たに得られい島も多いからです。

る電力について概説します。

清掃工場で発生する燃焼排ガスのエネルギーは、

１．清掃工場の種類と規模、および廃熱の利用形態
日本では 1 年に約 4,000 万トン754 工場が表 2 に示す複数の用途に利用しています。発電しているのは 371 工場ですが、電気事業
表 1．日本のごみ焼却施設（清掃工場）～4,500 万トンの一般廃棄物が発生しています。2017 年度は、一般廃棄物が災害廃棄物を除いて4,289 万トン発生しました。環境省の資料によると、このうちの 80％にあたる 3,410 万トンが全国 1,103ヶ所の清掃工場で焼却されていま

焼却方式

施設数

全連続式

2017 年度

処理能力（トン／日）平均

全体比率（%）

686（63％）

239

163,760

90.8

准連続式

170（15%）6911,8226.5

バッチ式

247（22％）

20

4,889

2.7

計

1,103（100％）

110

180,471100.0

1

ーン・後燃焼ゾーンに送ります。この方式が、全表 2．エネルギー利用形態別の清掃工場数

連続式清掃工場の 8 割から 9 割を占めています。

1103

全清掃工場

ごみ焼却発電の最初の工程は、ボイラーによる飽エネルギー利用なし

349（32％）エネルギー利用あり

754（68％）

工場内

温水（650）

給湯・暖房利用蒸気（245）

給湯・冷暖房

電力

（371）

動力・照明

工場外

温水（212）

給湯・暖房

利用

蒸気（96）

給湯・冷暖房

電力

（323）

動力・照明

和蒸気の発生と燃焼ガスの冷却です。焼却炉は（用途）

850℃から 900℃でごみを焼却しますが、燃焼ガスには煤塵や有害物質が含まれています。このため集塵機で煤塵を除去し、さらに塩素ガスなどの有害物質を除去しますが、そのためには燃焼ガスの温度を 200℃程度まで下げなければなりません。
ボイラーの役割は、燃焼ガスを冷却すると同時に廃熱を回収し、主に発電に使用する蒸気を製造す

注：同一工場の重複利用を含む。参考：環境省資料ることにあります。

者に売電しているのは 323 工場です。したがって、48 工場は自家消費専用発電と推察されます。他方、
349 工場は燃焼排ガスのエネルギーを利用してい発電の第 2 工程は蒸気過熱器で、ボイラーで発生した飽和蒸気を加熱し、温度を上げて湿度を下げます。目的は下流のタービンで温度が下がってません。なお、ごみ発電に適している 24 時間稼働

も、水滴が生じないようにするためです。水滴がの清掃工場は 686 工場もあるのに、発電している発生すると、タービンの回転羽根（ブレード）に損のは 371 工場で 54％に過ぎません。24 時間稼働

傷を与えるからです。乾燥した蒸気は第 3 工程のの工場でも、1970 年代から 1980 年代に建設され蒸気タービンに送られ、直結する発電機を駆動さた工場は、ごみ発電に積極的ではありませんでし

せて発電します。タービンで膨張した蒸気は圧力た。清掃工場自体が不足していたので、発電設備と温度が下がり、第 4 工程の復水器に送られます。に投資するより清掃工場の拡充の方が重要だった

復水器では蒸気を冷却して凝縮させ、温水に戻しのでしょう。発電している 371 工場の発電効率は、てボイラー給水として循環させます。発電量を多20％以上が 37 工場、15～20％が 100 工場、10～くするには、タービンに入る蒸気の圧力と温度を15％が 132 工場、5～10％が 65 工場、5％未満がなるべく高くする一方、復水器でなるべく低い温29 工場で、平均は 13％です。新しい清掃工場ほど度にまで冷却し、圧力落差を大きくするのが有効

発電効率が高くなっているので、少しずつですがです。復水器には空冷式と水冷式がありますが、平均の発電効率も高くなっています。

空冷式は蒸気を自動車のラジェーターのようなフィン（ひれ）のついた伝熱菅に通し、外側から空気２．ごみ発電の方法で冷やす方式です。フィンをつけるのは伝熱面積をなるべく大きくするためです。水冷式は多管式

図 1 はストーカー式と呼ばれる焼却炉を使用しの熱交換器を使って、工業用水や海水で冷却するている清掃工場の工程です。ストーカーというの方式です。水冷式の方が空冷式より低温まで冷却は、炉底に設置する短冊状の火格子のことで、機できるので発電出力を大きくできますが、海水か械駆動で前後に動き、ごみを乾燥ゾーン・燃焼ゾ2す。日本も 1965 年に大阪市の旧西淀清掃工場でタービン入口温度を 350℃、圧力を2.35MP にして 23％の発電効率を達成しています。しかし過熱管が腐食したので、その後は設計条件を緩くした経緯があります。したがって次のような発電効率向上策で、24 時間連続稼働の清掃工場は 25％の発電効率を達成できるでしょう。
図１．一般的な連続式の清掃工場（ストーカー式）
出典：“NEDO 技術開発機構 HP 掲載資料（2004 年）

改善策１：タービン入り口
蒸気の高温化と高圧化
耐腐食性の高い過熱器伝工業用水が必要になります。工業用水を使う場合熱管を採用する。最近の伝熱管は 4MP、400℃は循環利用するために、温度が高くなった冷却水までは十分に耐えられる。450℃も可能で試験的を再び冷やす冷水塔が必要になります。冷水塔はには 500℃まで可。

オフィスビルの冷房に使われる冷水塔と同じ原理
表３．欧州のごみ焼却発電例

ですが、容量が大きいので大型装置になり設備費が高くなります。また設置スペースが大きいので、発電効率

市街地に建設されることの多い日本の清掃工場で25％

清掃工場
アムステルダム旧炉
700 トン／日×4はほとんど採用されていません。
33％

アムステルダム新炉
800 トン／日×2

3．海外のごみ発電効率と発電効率向上方法
日本の清掃工場は、ごみ発電の発電効率が単純21％

ブルツブルグ（独）（3 炉計）

192 トン／日×２
300 トン／日×１

平均で 13％ですが、37 工場は 20％を超えています。欧州では表 3 に示すように、30％を超える清注 1）タービン入り口蒸気温度：410℃～420℃掃工場があります。アメリカの清掃工場は、25％

注 2）タービン入り口蒸気圧力：4.2 MPを超える発電効率が一般的です。欧米の清掃工場

改善策２：復水器の低温化と低圧化は。蒸気の発電タービン入り口圧力が 4MP から 6

既存の清掃工場は空冷復水器が多いですが、水MP、入り口温度は 400℃から 500℃が多いです。

冷式を採用して蒸気の凝縮温度を下げる。圧力一方、日本の清掃工場はタービン入り口圧力がと温度の落差を大きくする。

2MP、入り口温度は 300℃以下が圧倒的に多いで3査していますが、2016 年度の調査結果から発電し改善策３：排ガスからの熱回収ボイラーの下流に燃焼用空気とボイラー給水のている清掃工場の年間ごみ焼却量を集計すると予熱器を設置し、熱回収率を高める。煤塵対策

2,487 万トンでした。一方、24 時間連続稼でも発と低温腐食対策が必要。

電設備がない清掃工場は。年間のごみ焼却量が改善策４：白煙対策の廃止

638 万トンでした。したがって、これらの未発電

多くの清掃工場が煙突から出る水蒸気を見えな

清掃工場に効率 25％の発電設備を導入すれば、新くするために排ガスを再加熱していますが、情たに 992（MW）の出力を得られるでしょう。発電

緒的・視覚的な対策に過ぎないので廃止する。

量についても同様の計算から、約 650 億円の収入を期待できます。

4．発電設備のある工場が、発電効率を25％に向上させた場合の増加発電量

6．ごみ発電の拡大と発電効率向上の課題

環境省が作成した資料「日本の廃棄物処理（平前 2 節で述べたように、発電設備のある全連続成 29 年度版）」によると、ごみ発電を実施してい清掃工場の発電効率を 25％に向上させ、発電設備る清掃工場は 376 工場で、発電能力は 2,089（MW）、のない全連続清掃工場に発電効率 25％の発電設発電効率は 13％、発電量は 9,207（GW 時/年）と備を導入すれば、約 290 万 kW の新たな電源が得なっています。したがって前説に述べた種々の発られでしょう。そのためには発電設備の導入また電効率向上策で発電効率を 25％に向上できれば、は改善工事が必要ですが、新たに得られる電力の発電能力は 1,928（MW）と 100 万 kW の原発 2収益で充当することができるでしょう。なお、日基分に近い増加が期待できます。

本の清掃工場は立地する地元への配慮から、発電だけでなく近隣施設への熱供給を重視してきた事

発電量については 8,498（GWh/年）の増加が期

例が少なくありません。しかし工場外部への温水待できるので、kWh あたり 16 円で売電すれば年や蒸気の供給は、需要の変動が大きいので発電よに約 1360 億円の増収を期待できます。なお、ごり利用効率が低く収益にも貢献していません。こみ発電は再生可能エネルギーによる発電なので、のため廃熱は可能な限り電力に変換するのが望ま

kW 時あたり 17 円の固定価格が設定されていましいでしょう。アメリカの清掃工場は民営ですかす。しかし非再生エネルギーのプラスチックが約ら、発電を重要な収益源にしています。ドイツの

1 割混入しているので、ここではその影響を考慮

清掃工場は独立採算で、売電収入がごみ処理費用して kW 時あたり 16 円としました。の低減に大きく寄与しています。
（おわり）

5．発電設備のない既設の清掃工場に、発電効率 25％のごみ発電を導入した場合に得られる電力量

参考：資料「ごみ焼却発電の市場性とビジネスシナリオ」、化学装置 2014 年 3・４月号: 日本の廃棄物処理（h29 年度版・環境省）

環境省は全国の清掃工場について稼働状況を調4