で 22％ですが、処理能力は 3％以下に過環境対策、環境負荷の無害化処理、集中処理4.2.2

ぎません。このように、清掃工場には処

一般廃棄物処理：（清掃工場）

理能力に大きな差異があります。小規模

ごみの収集車は分別されたごみを集め、缶・ビン・PET工場が多いのは、公共事業として市町村ボトルなどの資源ごみを選資源化施設に、燃えるごみを清単位で建設されてきたことと、臨海地域掃工場に搬入します。清掃工場は、家庭とオフィスなどのの市町村には人口の少ない島が多いから業務施設から排出される廃棄物を焼却処理する施設です。

です。しかし、小規模工場は環境対策も本稿では身近な存在なのに見る機会が少ない清掃工場に含めて効率が悪いので、廃炉と統合化のついて、種類と焼却方法、焼却炉、処理工程、排熱を利用傾向が続いています。

する発電の方法、排ガス処理について概説します。
清掃工場の処理能力は、全連続式が平2017 年度に全国の市町村が収集した一般廃棄均で 1 日約 240 トンです。日本で最大規模の清掃物は約 4100 万トンで、このうちの約 3400 万トン

工場は江東区の新江東清掃工場で、1 日に 1800 トが全国の清掃工場で焼却処理されています。焼却ンの焼却能力があります。准連続式の処理能力はされなかった一般廃棄物は主に資源ごみで、資源平均が 1 日約 70 トンで、全連続式の三分の一以化施設に搬入されて再生原料に変換されています。
主に容器包装廃棄物ですが、古紙や使用済みの金下です。バッチ式はさらに少なく、処理能力の平均は 1 日約 20 トンで 10 トン以下の工場も少なく属製品も再生原料に変換されています。本稿の対ありません。

象は資源化ではなく無害化処理なので、清掃工場の焼却処理状況について

表 1．清掃工場の種類と処理能力（2017 年度）解説します。なお、焼却処理対象の一般廃棄物は約 7 割が生活系の廃棄物で、約 3 割が業務系の廃棄物です。業務系の廃棄物は、オフィス、商業施設、交通施設、宿泊施設、教育施設などから排出される廃棄物で、成分構成が生活系の廃棄物と大きく違わないので焼却方式

工場数

全連続式

処理能力（トン／日）平均

全体比率（%）

686（62％）

239

163,760

90.7

准連続式

170 （15％）7011,822

6.6

バッチ式

247（22％）2048892.7

計1,103（100％）

110

180,471100.0

注：民間の工場を除く一般廃棄物とされています。

1．清掃工場の整備状況

１.2 清掃工場の焼却炉数規模が大きい清掃工場は 2 炉以上の焼却炉を設置することが多く、最多では 4 炉まであります。

１.1 清掃工場の種類と処理能力
環境省が公開している「日本の廃棄物処理（平2 炉以上にするのは、1 炉が定期点検や補修で停止

成 29 年度版）」によると、表 1 に示すように全国しても残る炉で焼却を続けられるからで、工場のには 1103 ヵ所に清掃工場があります。全連続式

機能を完全に停止させずに済む利点があります。

（24 時間稼働）が工場数の 62％ですが、処理能力もちろん焼却量は減りますが、通常は稼働率に 3では 91％を占めています。准連続式（16 時間稼割程度の余裕があるので、かなりの程度までは補働）は工場数で 15％ ですが処理能力では 7％でうことができます。それでも不足する焼却能力は、す。バッチ式（1 日 8 時間以下の稼働）は工場数近隣の清掃工場が補います。一方、処理量が少な
1

い清掃工場は、経済性の観点から１炉しか設置しでいます。可動火格子は機械駆動で、ごみを連続ません。このため、稼働を停止している間は他の的に下方に移動させます。ストーカは 850℃～清掃工場が焼却処理を代行します。ちなみに、焼1000℃の炉内温度に耐えられる耐熱性と、耐摩耗却炉の点検や補修に必要な期間は 1 年に 1 か月程性を備えた鋳鉄製です。燃焼用の空気はストーカ度です。補修工事では、損傷した炉壁の耐火材やの下からストーカの間を通して供給されます。乾路床の火格子（ストーカ）の補修と交換が行われ燥ゾーンはごみの水分を蒸発させて燃えやすくすます。表 2 に焼却炉の炉数別平均処理能力を示しるのが目的で、供給空気の量は全量の 15％程度でます。対象は全連続式の 664 工場で、発電設備のす。続く燃焼ゾーンが本格的に火炎を発生させて保有工場を左側、非保有工場を右側に記載しまし

燃やす場所で、燃焼用空気の約 75％が吹き込まれた。2011 年度のデーターなので、工場数が 2017ます。後燃焼ゾーンは燃焼ゾーンの燃え残りを完

年度の表 1 のデーターと異なりますが、全体の傾全燃焼させる場所で、空気量の約 10％が供給され

表 2．炉数別の平均焼却処理能力（トン／日）
発電設備保有工場

全連続式 664 工場（2011 年度）
発電設備非保有工場

清掃工場の区分

平均処理能力4 炉清掃工場（2）638

4 炉清掃工場（2）420

3 炉清掃工場（124）458

3 炉清掃工場（38）279

2 炉清掃工場（175）2912 炉清掃工場（243）138

1 炉清掃工場（24）206

1 炉清掃工場（56）

82

350

合計（339 工場）

145

合計（325 工場）

清掃工場の区分

平均処理能力注）環境省 HP（平成 25 年度公表）焼却施設備状況（平成 23 年度版）より作成

向は変わりません。全体的に処理能力の大きい工場ほど焼却炉数が多いことと、発電設備の保有工場の方が非保有工場より処理能力が大きいことが分かります。
１.3 清掃工場の焼却炉形式
清掃工場の焼却炉には、主にストーカ方式、流動床方式、ガス化溶融方式、バッチ式があります。ストーカ炉の構造は図 1 に示すように上部にごみの投入ホッパーがあり、下部の炉床にストーカと称する火格子が階段状に設置されています（出典：中央環境審議会廃棄物・リサイクル部会 廃棄物処理基準等専門委員会（第６回）議事次第・資料）。 ストーカは通常は上部から乾燥ゾーン、燃焼ゾーン、後燃焼ゾーンの 3 段階で構成されています。ストーカは多数の短冊形火図１．ストーカ炉の構造格子で、可動火格子と固定火格子が交互に並ん2ます。ストーカ炉は長年月の開発の歴史と実績でしているのは信頼性が高く、未燃分が少ないことが実証されて323 工場です。

います。2017 年度に稼働している 1103 工場では、したがって、約 7 割の 786 工場がストーカ方式です。

48 工場は自家消費専用発電

流動炉は図 2 に示すように円筒形の縦型で、ごと推察されまみは下部の給じん口から炉内に送り込まれます。

す。他方、349

炉底からは散気管を通して燃焼用の空気を送入し、工場は燃焼ガ

一次燃焼室ではごみを浮かせて流動化した状態でスのエネルギ燃焼させます。炉内の熱量を一定に保つとともに、ーを利用して物理的に安定した燃焼状態を維持する目的で砂をいません 。発一緒に流動化させます。砂は炉底から未燃分と一電効率は表 4緒に抜き出しますが、砂は分離して炉内に戻し循に示すように環使用します。一次燃焼室で燃焼できなかった軽5％から 15％量のごみや未燃のガスは、上部の広い二次燃焼室程度が多く、（フリーボード）で完全燃焼させます。流動炉は単純平均ではごみが空気と激しく混合するので燃焼効率がよい

約 13％です。のと、炉内にストーカのような機械駆動部分がな

一方、 ヨーロいので運転のトラブルが少ないのが長所です。熱ッパでは表 5

容量の大きい砂を熱媒体に使用しているので、運のように、発電効率が 30％を超える清掃工場もあ転の停止と再稼働がストーカ炉より容易で迅速でります。アメリカの清掃工場も概して発電効率がす。一方、円筒形なので大型化には制約がありま高く、25％を超える工場が少なくありません。欧す。円筒形にするのは均一な流動状態を得るため

米の清掃工場は発電タービンに入る蒸気の圧力がですが、同じ理由でごみの寸法が大きく異なるの4MP から 5MP で、温度は 400℃から 450℃がも好ましくありません。このため、炉に投入する前に概ね 20cm 以下のサイズに破砕し図 2．流動炉の構造

表 3．清掃工場のエネルギー利用状況（2017 年度）ます。なお、図 2 の出典は図１と同じです。

全清掃工場

1103

2017 年度に稼働している 1103 工場では、2エネルギー利用なし

349（33％）

割弱の 191 工場が流動床方式です。この他

エネルギー利用あり

754（67％） （用途）にガス化溶融方式とバッチ式があります

工場内利用

温水（650）

給湯・暖房が、全工場の 1 割弱なので省略します。

（重複あり） 蒸気（245）

給湯・冷暖房

電力

（371）

動力・照明

温水（212）

給湯・暖房

清掃工場で発生する燃焼ガスのエネルギ（重複あり） 蒸気（96）

給湯・冷暖房ーは、全国 1103 ヶ所の清掃工場のうち 754

電力

（323）

動力・照明

1.4

清掃工場のエネルギー利用

工場が表 3 に示す複数の用途に利用してい

工場外利用

出典：「日本の廃棄物処理（平成 29 年度版）」環境省

ます。
（環境省・平成 31 年度資料）。発電しているのは 371 工場で、電気事業者に売電
3表 4．ゴミ焼却発電効率一般的です。

２．清掃工場の処理工程

一方、日本の発電効率

清掃工場数

20％以上

37

蒸気の圧力15％～20％100が 2MP か

図 3 に全連続式清掃工場の焼却処理工程（スト10％～15％132

ら 3 MP で、ーカ炉）を示します。ごみの収集車は工場の搬入

5％～10％

65

温はゲートで車両のまま計量され、次にプラットホー5％以下

29

250 ℃ か らムでごみをごみピットに投入します。ピットの容

12.98％（平均）

300℃と欧米

量は、約 4 日分の焼却量を前提に設計しています。

より低いの清掃工場は、ごみを収集しない暮れから正月も運が低発電効転を続けるからです。ピットの深さは 10m を超す率の原因です。

ことが多く、幅は投入口の数に応じて決められま日本では清掃す。ピットの底部は緩く傾斜していて先には汚水工場を公共衛タンクがあり、ごみから染み出す汚水が貯まるよ

アムステルダム旧炉生施設としてうになっています。この汚水は、沈殿する土砂を700 トン／日×4 炉建設してきた除いて焼却炉に吹き込み蒸発させてしまいます。

アムステルダム新炉

ので、発電よ

ピット内の空気は吸引してごみの燃焼に使い、ピ800 トン／日×2 炉

りも安定運転ット全体を負圧にして臭気が外部に漏れないよう21％

ブルツブルグ（独）を重視してきにしています。ピットの上部には放水銃があり、3 炉

192 トン／日×２炉たからです。

火災発生時の消火に備えています。

計300 トン／日×１炉

なお、アメリ

363 工場：調査の有効回答数
表 5．欧州のごみ焼却発電例
発電

清掃工場

効率25％
33％

注 1）タービン入り口蒸気温度：

清掃工場は度

2.1 ごみの投入工程

カの清掃工場

ごみ投入ステージでは、収集車がごみ投入するは民営なので、時だけ扉を開け、投入後は直ちに閉めます。投入

なるべく多くステージにはピットの直前にストッパーがあり、発電して売電収集車が勢い余って転落するのを防いでいます。

する強い動機過去には転落事故も報告されています。ピットのがあります。公共衛生施設としての役割を果たす上部には天井走行クレーンが設置されていて、ごと同時に、エネルギー施設としての効率を重視しみを焼却炉の投入口（ホッパ）に運んで投入しまているのです。ドイツは独立採算の第 3 セクター

す。クレーンの操作は、天井走行クレーンの少し（処理料金は全額を排出者が負担）が運営してお下の操作室で行います。ごみを掴むクレーンのグり、売電収入が清掃工場の大きな財源になっていラブは、爪を横に大きく広げて一度に多くのごみます。日本も 1990 年以降に建設された清掃工場を掴めるようにしたポリップ式が多用されていまは、エネルギー効率を重視するようになり、発電す。ごみの投入口（ホッパ）には、焼却炉の燃焼ガ効率が高くなっています。既設の清掃工場も、設スを逆流させない封入（シール）機能が必要なの

備更新のたびに発電効率が向上しています。したで、焼却炉に入るまでに一定の容量が必要です。

がって日本も遠くない将来の時点で、平均で 25％また、ごみが相互に支え合って落下を妨げるブリ程度の発電効率が達成できるものと期待していまッジの発生を防ぐ必要があります。このため、ホす。

ッパの途中に横から油圧でごみを押し出すプッシ

410℃～420℃
注 2）タービン入り口蒸気圧力：
約 4.2 MP4

2.2 ごみの燃焼工程ャーを設置しています。流動炉の場合は、破砕機でサイズの大きいごみを裁断しているのでブリッ

ごみはストーカ炉や流動炉で燃焼して 850℃～ジは起きにくいのですが、ホッパ（図 2 の給じん900℃の燃焼ガスになり、ボイラーと水の噴霧で冷口）にスクリューフィーダーを設置して強制的に却されて反応蒸発塔に送られます。反応蒸発塔で押し込めるようにしています。

は消石灰スラリーが噴霧され、燃焼ガスに含まれる塩化水素を塩化カルシウムに、硫黄酸化物を石

クレーンの操作は、ごみを焼却炉に運んで投入膏に変換します。スラリーの水分が蒸発して粉末するのに約 20 分、ピットのごみの撹拌、混合、積になった反応生成物と未燃の灰分は、次工程のろみ替えに約 20 分、監視と休止時間に約 20 分の概過式集塵機か電気集塵機で分離・除去されます。

ね 1 時間周期です。ゴミの撹拌と混合は、燃えや

図 3 に示すのはろ過式集塵機です。電気集塵機よすい紙類やプラスチックと、水分が多い食品ごみ

り耐熱温度が低く、送風機の動力が大きいのですが偏らないようにして、ごみを安定的に燃焼させが、電気集塵機より安価です。また電気集塵機はるためです。積み替えは投入口の下部に堆積する装置サイズが大きいので、ろ過式集塵機よりかなごみをホッパの近くに移動させ、休止中の炉の前り広いスペースが必要です。のごみは稼働中の炉の前に移動させて、焼却炉への投入操作を容易にするためです。クレーンの操集塵機を出た燃焼ガスは、加温されてから脱硝

作は、1970 年代まで全面的に作業員に依存してい反応塔に送られます。脱硝反応塔は、触媒を使っました。その後は自動化が徐々に進んで半自動運て燃焼ガス中の窒素酸化物を窒素と酸素に分解す転が増え、現在は全自動運転の工場が増加している装置です。この反応は 300℃～400℃なら窒素酸ます。自動化にはピットのごみの高さの検知、グ化物をほぼ完全に分解できますが、250℃で約ラブで掴む位置の選定、撹拌・混合・積み替え、グ90％、200℃だと 60％以下の分解率です。触媒をラブの巻き上げや走行中の加速や減速の自動化が使うので、事前の煤塵除去は必須要件です。一方、必要です。このため、高度なセンサーと制御技術ろ過式集塵器は「ろ布」を使いますが、化学繊維なが採用されています。

ので耐熱温度は約 150℃です。このように前工程に必要な集塵より後工程の脱硝の温度が高いので、ストーカ炉の場合、焼却炉の炉壁は内側から耐加温が必要になるのです。エネルギー効率の点で火レンガ、耐熱レンガ、保温断熱材で、外側が鉄骨は望ましくないので、低温でも分解率の高い触媒の炉体です。ボイラーは、縦置きの水冷管が炉壁の開発が期待されています。脱硝された燃焼ガスに沿って設置されています。流動炉の場合は、図 2は、通常は 100ｍ～150m の煙突を通して大気中に示すように炉壁から離れた上部に設置します。に排出されます。

ボイラーの形式は「水管ボイラー」と称する自然
2.3 燃焼ガスの排熱による発電の工程循環式で、上部と下部のドラムを多数の水管でつないだ構造です。水管が燃焼ガスで加熱されるとごみ発電を採用する場合は、ボイラーで発生さ発生した水蒸気が上部のドラムに移行し、新たなせた飽和蒸気を炉内に設置する過熱管に送って再水が上部のドラムから落下してきます。ボイラー

加熱し、湿度の低い乾いた蒸気にします。下流のの役割は、燃焼ガスを冷却すると同時に廃熱を回発電タービンで温度が下がっても水滴が生じない収し、発電や場内の熱源に利用するためです。

ようにするためで、水滴が発生するとタービンの回転羽根（ブレード）に損傷を与えるからです。タ5

図 3．一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）

ービンは直結する発電機を回転させて発電し、膨す。冷水塔はオフィスビルの冷房に使われる冷水張した蒸気は圧力と温度が下がって復水器に入り塔と同じ原理ですが、容量が大きいと大型装置にます。復水器では蒸気を冷却して凝縮させ、温水なり設備費が高くなります。また、設置スペースに戻してボイラー給水として循環させます。発電が大きいので、市街地に建設されることの多い清効率を高くするには、タービンに入る蒸気の圧力掃工場には好まれない傾向があります。と温度をなるべく高くする一方、復水器でなるべ2.4 清掃工場の排水と廃棄物く低い温度にまで冷却し、圧力落差を大きくする必要があります。

清掃工場の排水は、ごみピット汚水の他にプラットホーム洗浄廃水、洗車排水、生活排水、排ガス

復水器には空冷式と水冷式がありますが、空冷処理排水があります。ピット汚水以外の排水は砂式は蒸気を自動車のラジェーターのようなフィンなどの固形物を分離し、必要なら微生物処理を経（ひれ）のついた伝熱菅に通し、外側から空気でて公共用水域または下水道に放流されます。清掃冷やす方式です。フィンをつけるのは伝熱面積を工場の廃棄物は灰ピットの焼却残渣と、集塵機か大きくするためで、図 3 では空冷式になっていまら排出されるダストです。通常は埋め立て処分さす。水冷式は多管式の熱交換器を使って、工業用れますが、焼却残渣から焼却灰を分離してセメン水や海水で冷却する方式です。水冷式の方が空冷トの原料に利用している工場もあります。

式より低温まで冷却できるので、発電効率を高く（おわり）できますが、海水か工業用水が必要です。工業用

参考：基礎からわかるごみ焼却技術（オーム社）

水を使う場合は、循環利用するために温度が高く廃棄物の焼却技術（オーム社）

なった冷却水を再び冷やす冷水塔が必要になりま6