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補助事業名 環境研究総合推進費補助金研究事業

(平成 22 年度～平成 23 年度)

所管環境省

国庫補助金 6,349,000 円

研究課題名 一般廃棄物焼却施設の物質収支・エネルギー消費・コスト算出モデルの作成

研究期間 平成22年4月1日～平成24年3月31日

研究代表者名 松藤 敏彦（北海道大学）

研究分担者名 黄 仁姬（北海道大学）
## 目次

第1章 はじめに ..... 1
1.1 研究の背景 ..... 1
1.2 本研究の目的と構成 ..... 1
第2章 調査方法 ..... 2
第3章 施設の特性分布 ..... 4
3.1 施設概要および物質収支 ..... 4
3.1.1 施設規模等 ..... 4
3.1.2 稼働率 ..... 6
3.1.3 炉形式と灰溶融 ..... 7
3.1.4 施設の搬入物・搬出物 ..... 8
3.1.5 薬品・燃料 ..... 10
3.2 排ガス処理 ..... 11
3.2.1 集じん装置 ..... 11
3.2.2 排ガスの排出目標値 ..... 12
3.2.3 排ガス処理方法 ..... 13
3.2.4 飛灰・水処理 ..... 16
3.3 発電・熱利用 ..... 18
3.3.1 発電・熱利用の状況 ..... 18
3.3.2 発電・熱利用の設計 ..... 20
3.3.3 電力収支 ..... 21
3.3.4 建設費と人員数 ..... 22
第4章 燃焼装置の形式別の特性分布 ..... 24
4.1 施設概要および物質収支 ..... 24
4.1.1 施設規模 ..... 24
4.1.2 燃焼装置の形式と地域特性 ..... 25
4.1.3 稼働率等 ..... 26
4.1.4 搬出物 ..... 28
4.1.5 燃料・薬品 ..... 30
4.2 燃焼装置の形式別の排ガス処理 ..... 35
4.2.1 排ガス量 ..... 35
4.2.2 排ガスの排出目標値 ..... 36
4.2.3 排ガス処理方法 ..... 37
4.2.4 飛灰・水処理.....38
4.3 燃焼装置の形式別のエネルギー収支.....40
4.3.1 発電・熱利用の状況.....40
4.3.2 エネルギー収支.....42
4.3.3 施設の熱性能.....46
4.4 コスト.....48
4.4.1 操作人員数と建設費.....48
4.4.2 運転・管理コスト.....49
4.5 各燃焼装置の性能比較.....52
第5章 エネルギー消費モデル.....55
5.1 データの修正.....55
5.1.1 データの確認.....55
5.1.2 外れ値の棄却.....60
5.2 電気使用量.....62
5.2.1 電気使用量と各要素の関係.....62
5.2.2 電気使用量モデル.....65
5.3 燃料使用量.....69
5.3.1 燃料使用量と各要素の関係.....69
5.3.2 燃料使用量モデル.....71
第6章 結論.....76
付録.....77
## 第1章 はじめに

### 1.1 研究の背景

21 世紀は環境低負荷に加えて，資源循環，低炭素社会のための資源節約・回収，エネルギー回収を適正コストで行うことが求められるようになった。循環型社会への転換のため，様々な廃棄物処理オプションの中から，持続可能な処理方法を選択する必要に迫られている。

焼却は，日本の廃棄物処理における中心的な技術であり，一般廃棄物だけで1300以上の施設が稼働している。焼却施設について，施設の規模，燃焼方式（焼却，ガス化溶融），排ガス処理技術（集じん，窒素酸化物除去技術等），エネルギー回収方法（発電，熱回収），焼却灰・集じん灰の処理方法等の違いがある。自治体がその数多くの選択肢の中からエネルギーやコストの面で効率的な処理システムを選択することは重要な課題である。適切な処理システムの選択にあたっては，施設の性能や効率性といった情報が必要となる。実際に自治体が焼却施設を計画する際に必要なのは，残渣処理，物質収支はどうなっているか，エネルギーやコストの面で効率的か，どのような設備構成とするのがよいかといった情報である。

しかし，現状ではそうした情報は不十分である。焼却施設に関する資料としては環境省が毎年行っている一般廃棄物処理実態調査があるが，これは施設規模，管理体制などが中心となっている。施設の評価基準となる物質収支や，施設のパフォーマンスに影響する設備構成や排ガス処理方法，また維持管理，運転費用などについては調査されていない。また，メーカー提供のパンフレット情報というものもあるが，一般に優れた点が強調されることと，実際の稼働状況に関する情報がないため評価を十分に行えるデータであるとは言えない。

さらに，ごみ焼却施設に関する研究は，廃棄物資源循環学会などで数多くの発表が行われている。その多くは燃焼技術，排ガス処理などの環境対策，焼却灰・飛灰の安定化や試験方法など，環境影響の最小化を目的としたハードに関するものである。焼却技術の評価に関するものは，ほとんど行われていない。

### 1.2 本研究の目的と構成

日本の廃棄物処理の中心を担っている焼却施設に対して，コスト，エネルギーなどの数量的データの把握は十分ではない。そのため，市町村が新規施設建設を行う際の技術選択，あるいは現状の運転を評価する際の基本情報がない。資源循環，低炭素化を目指すためにも，確かな定量的データの整備が必要である。

本研究は，全国の一般廃棄物焼却施設を対象としてアンケートを実施し，物質収支，エネルギー収支，コストを分析した。第3章で全体の施設の情報を把握したうえで，第4章で燃焼装置別の比較評価を行った。そして，第5章でエネルギー消費を中心に，炉形式などを考慮して抽出し，最終的には施設規模，設備構成，環境対策方法などをパラメータとした標準算出モデルを作成し，技術選択および施設評価のための基礎情報とした。

研究の結果を焼却施設メーカーへのヒアリングで確認し，意見に基づいて修正した。図の説明文に「メーカーヒアリング」が付いている文がヒアリングで得た意見等である。
図1-1 報告書の構成

## 第 2 章 調查方法

自治体が保有する一般廃棄物焼却施設は，平成19年度時点で全国に1285施設ある。（このほかに，民間保有施設が332ある。）焼却施設は，主として規模と運転時間によって，全連続式，准連続式，バッチ式に分類され，それぞれ642施設，245施設，398施設である。全連続式は施設数では50.0%であるが，規模が大きいため全施設処理能力合計の86%を占めている。そこで本研究の対象は，連続式焼却施設すべてとした。送付先は，廃棄物研究財団による「ごみ焼却施設台帳（平成18年度）」を用いたため，635施設となった。

本研究の目的は，物質収支，エネルギー収支，コストを分析することであり，表2-1のようなアンケートを作成し，2010年7月22日に送付した。

設問 1 は焼却施設の概要についての質問であり，施設規模，竣工年，燃焼装置の形式などの施設の概要に関する項目，排ガス量，排出目標値，処理方法などの項目と飛灰・排水処理に関する質問を設けた。

設問2は物質収支に関するもので，家庭系収集ごみなどの搬入物量と焼却灰・飛灰などの搬出物量を尋ねた。設問3はエネルギーに関する質問で,発電量や買売電量など電力に関する項目と，蒸気・温水の利用量など熱利用に関する項目を設けた。

設問4は運転管理についての質問で，人員数，委託の有無，作業車両について尋ねた。設問5はコストであり，建設費，大規模工事費などの項目と，燃料・薬品などの使用量と金額について質問した。アンケート用紙は，巻末に添付している。

回収率は62.8%（399施設）であった。表2-2に地域別、規模別の回収率を示す。
表2-1 アンケート質問項目

1.焼却施設の概要	施設概要	施設規模(焼却能力×炉数)
敷地・建物面積
建物高さ(地上、地下)
煙突高さ、竣工年月
運転日数(全停止、1炉停止)
炉形式(ストーカ式、流動床、ガス化溶融等)、灰溶融、溶融物
排ガス	処理方法(集塵設備、HC1・SOx・NOx・ダイオキシン類対策、処理系列)
排ガス量(設計值、実績値)
排出目標値(HC1、SOx、NOx、ダイオキシン類)
熱利用	発電の有無、発電容量、熱利用の有無
飛灰・水処理	飛灰処理方法
排水処理量・処理方法・放流先
2.物質収支	搬入ごみ量(実績値)	家庭系収集ごみ
中間処理残渣
事業系ごみ
産業廃棄物
搬出物量(実績値)	焼却灰、飛灰
溶融スラグ、メタル
3.エネルギー	電力(実績値)	発電量
外部からの供給量(買電、無料供給)、外部への供給量(売電、無料供給)
蒸気・温水(実績値)	温度・圧力
利用量
4.運転管理	人員数	運転操作人員、管理人員、直営の人数
委託内容	委託の有無、業務内容と金額
作業車両	保有台数、整備・修理・リース料
5.コスト	建設	建設費(建設工事費、用地取得費)、大規模工事費
運営管理	買電、燃料、用水、薬品の使用量と金額

表 2–2 地域別，施設規模別回収率

地域	回收数/送付数	回收率
北海道・東北	61/77	79%
関東	104/181	57%
中部	77/121	64%
関西	73/120	61%
中国・四国	36/60	60%
九州・沖縄	41/58	71%
民間企業	7/18	39%

施設規模（t／日）	回収数/送付数	回収率
～100	52/100	52%
101～150	83/137	61%
151～200	65/111	59%
201～250	43/64	67%
251～300	43/63	68%
301～400	29/39	74%
401～500	33/43	77%
501～600	34/53	64%
601～	17/25	68%
## 第 3 章 施設の特性分布

### 3.1 施設概要および物質収支

#### 3.1.1 施設規模等

アンケート回答施設の規模の分布を図3-1に示す。施設は複数の炉を持っていることが多く，規模は一炉の処理能力×炉数とした。図3-1（a）は全施設の内訳であり，全連続式焼却炉は150～300t/日が平均的な規模となっている。炉数は，1炉，2炉，3炉が，それぞれ10%，60%，30%であった。人口，地域，施設の竣工年と規模の関係を図3-2に示した。なお，以降の図に対応する表は巻末に掲載している。

施設規模 $$ t/日 $$

施設規模(t/日)

(a) 施設規模 $ (n=398) $

(b) 施設規模と炉数 $ (n=398) $

人口

図 3-1 施設規模分布

竣工年

図 3-2 地域属性と施設規模 $ (n=398) $

図 3−3 には，煙突高さを示した。以下では，各項目に記入のあった施設における割合である。航空法により，高さ 60m を超えるものには航空障害灯や昼間障害標識などの設置が義務付けられているため，それを超えないよう設計している施設が多くみられた。半数以上が 55～59m の高さとなっている。100m を越える施設は，45 施設 (11%) ある。

建物高さは，地上4～6階が多い。また，規模あたりの建物面積は，施設によって大きなばらつきがあり，対数正規的な分布となっている。
建物高さ[階]

施設規模あたり建物面積 $$ m^{2}/(t/日) $$

図 3-3 煙突高さ，建物高さ，建物面積

煙突高さ(m)

図 3-4 煙突高さと施設規模

図 3-5 規模あたりの建物面積と施設規模

図3-4に煙突高さと規模の関係を示す。規模が大きいほど，煙突が高くなる傾向がある。施設規模による規模あたり建物面積を図3-5に示す。小規模の方では施設が占める規模あたり建物面積が大きい。

図 3-6 は施設の竣工年分布である。2005 年以降が少ないが，これは 2000 年にダイオキシン類対策特別措置法が施行されて,新設が一段落したためと思われる。

施設竣工年度を地域, 自治体の人口規模別に比較すると, 図3-7となる。関東・関西などの地域では古い施設, 北海道・九州などの地域では新しい施設が多い。また人口規模別にみると人口規模の小さい地域では新しい施設の割合が高い。

図 3-6 施設竣工年分布
■～1979 ■ 1980～89 ☑ 1990～99 ☐ 2000～

■～1979■ 1980～89☑ 1990～99☐ 2000～

図 3-7 施設竣工年と地域属性

#### 3.1.2 稼働率

施設の稼働状況として停止日数も尋ねたが，複数の炉をすべて停止する場合と一部停止があり，定量化が難しかった。そこで，

## 年間処理量÷日処理能力

を処理能力からみた稼働率に相当すると考え，図3-8に示す。もしフル稼働すると365となるが，平均は200程度である。すなわち，全能力の6割程度しか使用していない。年間120日以下の施設も5.5%ある。

図3-9に，稼働率と地域，自治体の人口規模の関係を示す。地域別に稼働率の明らかな差は見られなかったが，人口規模の少ない自治体では稼働率が低い傾向がみられる。

年間処理量/日処理能力[日]

図 3-8 稼働率
#### 3.1.3 炉形式と灰溶融

焼却施設の炉の形式は大きく，焼却とガス化溶融に分けられる。焼却，ガス化溶融それぞれの方式の内訳を図3-10に示す。焼却はストーカ式が最も多く，86％を占めている。ガス化溶融は焼却施設全体の約16％であり，約半数が溶鉱炉の技術を使用しているシャフト式であった。

図 3-10 焼却・ガス化溶融の方式

図 3-11 灰溶融の方式と溶融物種類＜灰溶融つき焼却施設＞

焼却のうち，18.7%の施設では灰溶融設備を有している。灰溶融の方式と灰溶融物の内訳を図

焼却のうち，18.7%の施設では灰溶融設備を有し3-11に示す。電気抵抗熱やプラズマの発熱反応によって灰溶融を行う電気式の使用が約3分の2を占めている。灰溶融物の内訳をみると，焼却灰と飛灰のどちらも溶融している施設が最も多く，7割を占める。溶融は飛灰中のダイオキシン対策，および埋立量の削減を目的としている。前者ならば飛灰，後者ならば飛灰と焼却灰両方を対象とすることになるが，飛灰のみが6%に過ぎないことから，大部分の施設は埋立量の削減のために溶融していると思われる。

図 3-12 は, 竣工年別の灰溶融の種類である。灰溶融は 2000 年以降に増加している。

図 3-12 竣工年別灰溶融の有無＜焼却＞
#### 3.1.4 施設の搬入物・搬出物

図 3-13 に，ごみ処理量あたりのごみ種別割合を示す。おおよそ，家庭系ごみは 50～80%，事業系ごみは 20～40% である。家庭系ごみ量が 50% 以下の施設も，48 施設（12.7%）ある。産業廃棄物量が搬入されている施設は 68 施設（図には，ゼロは含めていない）であり，搬入があっても量はわずかである。

図 3-14 にごみ処理量あたりの家庭系ごみと事業系ごみの割合について地域別に示す。関東では搬入されている家庭系ごみの割合が大きく，事業系ごみの割合が少ない。一方，北海道では，事業系ごみの割合が大きい。

図 3-15 に処理量当たりの焼却灰，飛灰量を示す。各項目で無記入・発生なしは除いている。それぞれ，7.5～12.5%，2～4%にピークがある。焼却灰は炉から排出されたのち，水に浸して冷却され，含水率は20%程度である。一方，飛灰は薬剤処理の割合が高いためか，やはり20%前後が多い。

図 3-13 処理量中のごみ種別割合

図 3-14 地域と処理ごみの組成

◼＜0.1 ◼ 0.1≤◼ ◼ 0.2≤◼ ◼ 0.3≤◼ ◼ 0.4≤◼ ◼ 0.5≤◼
(a) 処理量あたり焼却灰量[-]

(b) 処理量あたり飛灰量[-]

(c) 烧却灰含水率[\%]

(d) 飛灰含水率[\%]

図 3-15 焼却灰，飛灰発生量と含水率（全施設）

(a)処理量あたり溶融スラグ量[-]

(b) 処理量あたりメタル量[-]

図 3-16 スラグ，メタル発生量＜灰溶融つき焼却，ガス化溶融＞

図 3-16 は, 灰溶融つき焼却およびガス化溶融施設における処理量あたりのスラグ発生量である。おおよそ 5% 以下であり, 図 3-15 の焼却灰発生量と較べて小さな値となっている。
#### 3.1.5 薬品・燃料

図 3-17 に，処理量当たりの燃料と薬品使用量を示す。重油+軽油の使用量は 0.1～5(L/t) にピークがある。薬品使用量を焼却施設について種類別に比較すると，セメントが 1～3kg/t，キレートが 0.5～1kg/t，活性炭が 0.1～1kg/t，アルカリ剤が 6kg/t 程度である。いずれも，使用量のばらつきは大きい。

図 3-18 は薬剤使用量と排ガス目標値の分布である。(a) によると，NOx とダイオキシン類の排出目標値が高いほど活性炭の使用量が多い傾向が見られたが，NOx とダイオキシン類を少なく排出し，活性炭を少なく使用しても目標値に達することができる燃焼装置があるためと考えられる。燃焼装置の形式別の薬剤使用量は第3章で詳しく説明する。(b) によると，HC1 の排出目標値が下がるにつれてアルカリの使用量が多くなることが分かった。

(a)重油+轻油量 $$ L/t $$

(b) セメント使用量 $$ kg/t $$

(c) キレート剤使用量 $$ kg/t $$

(d) 触媒使用量 $$ kg/t $$

(e) 活性炭使用量 $$ kg/t $$

(f) アルカリ剤使用量 $$ kg/t $$

図 3-17 燃料・薬品等の使用量（処理量当たり）

☑<0.1 ☑0.1≤☑0.5≤☑1.0≤☑1.5≤

(a) 活性炭使用量と排ガス目標値

図 3-18 薬剤使用量と排ガス目標値

(b) アルカリ使用量と排ガス目標値
### 3.2 排ガス処理

#### 3.2.1 集じん装置

図 3−19 に竣工年別の集じん装置と処理系列の方式を示す。施設数は炉系列ごとが 373 施設，一系列が 16 施設であり，炉系列ごととしている施設が大部分となっている。

集じん装置にはサイクロンの選択肢を設けたが，使用していると回答した施設はなかった。合計すると，バグフィルタが360施設，電気集塵器が36施設である。1990年以降，バグフィルタが増加している。それ以前の施設についても，ダイオキシン対策としてバグフィルタに交換した可能性がある。

図 3−20 に，処理規模あたりの排ガス量を示す。左が設計値，右が実績値であるが，分布形状に大きな違いはない。全体に右にすそのが広い，対数正規的な分布となっている。

排ガス処理系列

集じん設備

図 3-19 竣工年別の処理系列と集じん

(a) 排ガス量設計値 $ \left[\left(\frac{m3N}{h}\right)/\left(\frac{t}{日}\right)\right] $

(b) 排ガス量実績値[(m^{3}N/h)/(t/日)]

図 3-20 排ガスの発生量（施設規模あたり）
#### 3.2.2 排ガスの排出目標値

排出目標値の分布を図3-21に示す。大気汚染防止法の排出基準値はHC1が430ppmで，NOxが250ppmであるが，ほとんどの施設がそれよりも大幅に低く設定されている。ダイオキシン類の排出基準は施設規模4t/h以上の新規施設で0.1ng-TEQ/m³N，既存施設で1ng-TEQ/m³Nとされている。全連続式の焼却施設は大部分が4t/h以上であるため，ダイオキシン類の目標値は0.1≦1

(a) HClの排出目標値 $$ ppm $$

(b) NOxの排出目標値 $$ ppm $$

図 3-21 排出目標値の分布

(c) ダイオキシン類の排出目標値 [ng-TEQ/m³N]

≤の２箇所に分布のピークがある。

HC1, NOx, ダイオキシン類の排出目標値を地域別に比較すると, 図 3-22 となる。HC1, NOx は北海道・東北などの地方ではやや排出目標値が高く, 関東・関西などの地域では厳しい排出目標値となっていた。ダイオキシン類については地域間に大きな差がない。また人口規模別に比較すると図 3-23 となる。HC1, NOx について人口規模が大きくなるにつれて排出目標値が下がる傾向

HCI排出目標值(ppm)

☑<50 ☐50≤☐100≤☐150≤☐200≤☐250≤

NOx排出目標值(ppm)

☑<50 ☐50≤☑100≤☐150≤☐200≤

ダイオキシン類I排出目標値(ng-TEQ/m3N) ☑ <0.1 ☑ 0.1≤☑ 0.5≤☑ 1≤☑ 1.5≤☑

☑<50 ☐50≤☐100≤☐150≤☐200≤☐250≤

図 3-22 地域別の排出目標値

☑<50 ☐50≤☑100≤☐150≤☐200≤

図 3-23 人口規模別の排出目標値

☑<0.1 ☑0.1≤T☑Q/5N)1≤☐1.5≤
がみられ，特に NOx は人口 50 万以上の都市になると半分以上の施設が 100ppm 未満の排出目標値とかなり低い値であることがわかった。

しかしどの地域や人口規模でおいても言えるのは，大気汚染防止法の基準値よりも大幅に低く設定しているということである。

次に竣工年別の排出目標値の分布を図3-24に示す。どの物質も竣工年が新しくなるにつれて、排出目標値が低くなる傾向がみられた。その中でも2000年以降に建てられた施設は特に低い値であった。これは1999年にダイオキシン類対策特別措置法が制定され、排出基準そのものが厳しくなったことや、近年の環境意識の高まりが原因ではないかと考えられる。

☑<50 ☐50≤☑100≤☐150≤☐200≤☐250≤

図 3-24 竣工年別の排出目標値

#### 3.2.3 排ガス処理方法

図 3−25 に，排ガス処理方法を示す。複数回答であるが，HC1，SO x は乾式を利用している施設が大部分である。ダイオキシン類は，60％の施設で活性炭吹き込みが行われている。NO x はさまざまな方法がつかわれている。

(a) HCl·SO $ _{x} $ 对策(複数回答)

図 3-25 排ガス処理方法

(b) NOx対策(複数回答)(c) ダイオキシン類対策(複数回答)
図3-26に，各有害物質の排出目標値と処理方法の間係を示す。排出目標値を下げるためにはより高度な排ガス処理が必要となる。実際に酸性ガス（HC1）処理では乾式の使用が減り，広い設置スペースや排水処理を必要とする湿式の使用が増えている。NOxは処理方法の変化が顕著であり，目標値が低いほど，設備費や管理費の高い触媒脱硝法を採用する施設が増えている。ダイオキシン類は関連が明確ではないが，触媒や活性炭との併用が多くなっている。

(a)HCl

(b)SOx

(c)NOx

(d)ダイオキシン類

図 3-26 排出目標値と処理方法の間係

処理方法間の相関を，図3-27に示す。(d)のNOxとダイオキシン類の間に，触媒脱硝の使用に関連が見られる。それ以外は，明確ではない。
(a)酸性ガスとNOx

(b)酸性ガスとダイオキシン類

(c)酸性ガスと集じん設備

(d)NOxとダイオキシン類

(e)NOxと集じん設備

(f)ダイオキシン類と集じん設備

図 3-27 排ガス処理方法間の相関
#### 3.2.4 飛灰・水処理

水処理のまとめを，図3-28に示す。

処理方法は複数回答であり，凝集沈殿，砂ろ過が多い。生物処理，活性炭処理がそれらに続いている。放流先は，70％が下水道放流である。

施設規模あたりの処理水量は，単位規模当たり，一日0.1～0.4m $ ^{3} $ 程度が多い。

(a) 排水处理方法(複数回答)

(b) 放流先

(c) 施設規模あたり排水処理量 設計値 $ \left[\left(\mathrm{m}^{3}/\mathrm{日}/\left(\mathrm{t}/\mathrm{日}\right)\right]\right] $

(d) 施設規模あたり排水処理量 実績値[(m³/日/(t/日))]

図 3-28 水処理方法
水の放流先を地域と人口規模別に比較すると図3-29となる。東北地方では公共用水域への放流が60％以上と高いことが分かった。また人口規模別にみると5万人以下の地域ではほとんど公共用水域への放流となっている。

次に飛灰の処理方法を，図3-30（a）に示す。薬剤処理，および薬剤処理とセメント固化との併用が多くみられた。山元還元は，ガス化溶融施設の15％で行われている。

飛灰処理方法を地域別にみると図3-30（b）となる。

人口

図 3-29 地域と水放流先

(a) 施設別の飛灰処理方法

(b) 地域別の飛灰処理方法

図 3-30 飛灰処理方法
### 3.3 発電・熱利用

#### 3.3.1 発電・熱利用の状況

発電・熱利用の内訳を図3-31に示す。発電を行っているのは222施設あり全体の55%ほどで、そのうちの75%が売電または場外利用を行っている。また、蒸気や温水の形で熱利用を行っているのは352施設あり全体の88%であった。発電、熱量利用ともに行っている施設の、発電の利用方法と熱利用方法の相関を図3-32に示す。売電を行っている施設ほど、外部への熱供給割合も高い。

図 3-31 発電・熱利用の内訳

図 3-32 発電と熱利用の関係

■所内利用のみ ☑売電あり ☐あり(用途不明)

図 3-33 発電・熱利用の内訳（施設規模別）

■ 所内利用のみ ☐ 売電あり ☐ あり(用途不明)

(a) 発電

■ 所内利用のみ ☐ 所外熱供給あり ☐ あり(用途不明)

(b) 熟利用

図 3-34 発電・熱利用の内訳（竣工年度別）
発電あり（222 施設），熱利用あり（352 施設）について，それぞれ規模別の内訳を図3-33，竣工年別の内訳を図3-34に示す。売電は200t/d以上の施設で多くなり，一方，場外への熱供給は300t/dまで規模にほぼ比例して割合が増加している。

図 3-35，図 3-36 は発電利用と熱利用をそれぞれ地域と人口規模別に書いた。発電利用について地域間の明らかな差はなかった。熱利用について，関東では所外熱供給を行っている施設が多い。また，人口規模別にみると人口規模が大きくなるにつれて所外熱供給が増える傾向がみられた。

図 3-35 発電利用の地域属性

図 3-36 熱利用の地域属性
#### 3.3.2 発電・熱利用の設計

発電の設計状況を，図3-37に示す。タービン温度，タービン圧力は施設によって大きく異なっている。温度は250～350℃が多いが（59.4%），350℃以上も約4分の1（26%）ある。処理規模あたりの発電容量は，対数正規分布的である。これは，積極的な発電をすることで発電量が大きくなるためと思われるが，ごみ処理量あたりの発電は一定の傾向がなく，ランダムに見える。図3-38は，蒸気，温水の熱利用である。

(b) 発電タービン圧力 [MPa]

(c) 規模あたり発電容量 $$ kW/(t/日) $$

(d) ごみ量あたり発電量 $$ kWh/t $$

図 3-37 発電設備の設計状況

(a) 蒸気温度 $ [^{\circ}C] $

(b) 蒸気圧力 $$ MPa $$

(c) 処理量あたり蒸気利用量 $$ t/t $$

(d) 温水温度 $ [^{\circ}C] $

図 3-38 蒸気・温水利用の設計状況

(f) 処理量あたり温水利用量 $$ t/t $$
#### 3.3.3 雷力收支

図 3-39 に発電量，電気使用量，買電量，売電量をごみ処理量あたりで，また使用量あたりの外部への供給量，外部からの供給量を示す。電気使用量は測定されていないので，発電量＋買電量－売電量から電気使用量を求めた。焼却，ガス化溶融は区別していない。

発電量は，大きなばらつきがある。電気使用量は，トン当たり100～150kWhをピークとしているが，分布の右側に広がっている。買電量と売電量は，ほぼ同じオーダーである。また，使用量に較べ，外部への供給量は50％以下が全体の75％となっている。

(a) ごみ量あたり発電量 $$ kWh/t $$

(b) 処理量あたり電気使用量 $$ kWh/t $$

(c) 処理量あたり買電量 $$ kWh/t $$

(d) 処理量あたり売電量 $$ kWh/t $$

(e) 使用量あたりの外部への電力量[-]

(f) 使用量あたりの外部からの電力量[-]

図 3-39 電力の収支（全施設）

処理量あたり発電量(k Wh/t)

図 3-40 竣工年と電力の収支（全施設）
図 3-40 は竣工年度別の処理量あたり発電量と電気使用量である。高効率なごみ発電システムの開発が進んできているため、施設が新しくなるほど処理量あたり発電量が多くなる。電気使用量は2000年以前の施設より2000年以降の施設が明らかに多いことが分かった。これは、厳しい排ガスなどの基準に応じて、電気使用量の高いシステムの採用や施設の増設を行ったためと思われる。

施設規模別の処理量あたり発電量と電気使用量の分布を示すと，図3-41となる。規模が大きいほど処理量あたりの発電量が多くなる傾向がある。電気使用量には大きな差がない。

処理量あたり発電量(kWh/t)

図 3-41 施設規模と電力の収支（全施設）

#### 3.3.4 建設費と人員数

図3-42は,建設費を施設規模あたりで示した。全施設のうち20と50[百万円/(t/日)]の2箇所に分布のピークがある。建設費にはスケールメリットがあるが,焼却かガス化溶融かの違いあるいは焼却においては溶融の有無,ガス化溶融は方式別,さらには排ガス処理施設などさまざまな要因が影響するためである。燃焼装置の形式による影響を第3章で詳しく述べる。

図 3-43 に，施設の人員数を，運転人員，管理人員別に示す。規模によって人員は異なるので，施設規模あたり（図 c, d）とすると，やはり大きなばらつきがある。図 3-44 は，施設規模別の分布とした。運転操作人員は施設規模の増加とともに減少し，300t/d 以上で 100t/d あたり 5～10 名でほぼ一定となる。管理人員も施設規模の増加によって減少する。

図 3-42 施設規模あたり建設工事費
(c) 施設規模あたり運転操作人員 [人/(百t/日)]

(d) 施設規模あたり管理人員[人/(百t/日)]

図 3-43 人員数

(a)運転操作人員

(b)管理人員

図 3-44 施設規模あたりの人員数
## 第 4 章 燃焼装置の形式別の特性分布

### 4.1 施設概要および物質收支

燃焼装置は大きく焼却とガス化溶融に分けられる。焼却では灰溶融の有無により分けられ，灰溶融ありの内訳として，電気式，燃料式がある。また，ガス化溶融は炉形式により流動床式，シャフト式，キルン式に分けられる。灰溶融が備えた装置とガス化溶融はほとんど1998年以降にで建設されたため（4.1.2で詳しく説明），灰溶融なしの焼却装置を新旧に分け，それらと比べる。以下，燃焼装置の特性を形式別に検討していく。

#### 4.1.1 施設規模

アンケート回答施設のうち 16%はガス化溶融施設であり，焼却，ガス化溶融を区別して分布を描くと図4-1となる。ガス化溶融は規模が小さく，65%が200t/日以下となっている。また，1998年以降の焼却施設は1998年以前より規模がやや大きい。焼却とガス化溶融それぞれの炉形式と規模の関係を図4-2に示す。(b)から規模が大きいほど，電気式が多くなることが分かった。これは，大規模施設では発電を小規模より多く行っており，できた電力を灰溶融設備で有効利用できるためである「メーカーヒアリング」。それ以外は，燃焼装置の形式と規模の関連は明確ではない。

図 4-1 燃焼装置形式別の施設規模分布

(a) 烧却

(b)焼却・灰溶融あり(1998年以降)

図 4-2 施設規模と燃焼装置の形式

(c)ガス化溶融(1998年以降)
#### 4.1.2 燃焼装置の形式と地域特性

図4-3に，燃焼装置を（a）燃焼方式，（b）焼却灰溶融の有無，（c）焼却灰溶融の方式，（d）ガス化溶融の方式で分け，竣工年，地域，人口規模と燃焼装置の形式の関係を示す。地域別にみると，（a）より関東・関西地域では1998年以前で建てた焼却はやや多く，（d）より流動床式ガス化溶融の方式が多い。それ以外の燃焼装置の形式は，地域との関連が見られなかった。人口規模が大きくなるにつれて（a）の焼却と（c）の電気式が多くなる傾向がある。これは，図4-2の施設規模と燃焼装置の形式の関係と一致している。

竣工年(年)

(a) 全施設一燃焼方式

人口

竣工年(年)

(b)焼却一灰溶融の有無

人口

(c) 烧却·灰溶融—溶融方式

人口

図 4-3 燃焼装置の形式と地域属性
竣工年(年)

(d)ガス化溶融ー炉形式

人口

図 4-3 燃焼装置の形式と地域属性（つづき）

竣工年度別では，2000年以降にガス化溶融，灰溶融を備えた焼却が急速に増加している。これは2000年前後に，ダイオキシン類の排出基準が厳しくなり，既存の焼却装置は新しい基準を達することが難しく，また，行政は積極的にガス化溶融，灰溶融を付帯する焼却の導入を推進したためである。以下の分析では，灰溶融なしの焼却装置を1998年前後で分け，1998年以降の灰溶融なしの焼却装置を対象に，ガス化溶融，灰溶融ありの焼却装置と比較する。

#### 4.1.3 稼働率等

## （1） 稼働率

年間処理量÷日処理能力を稼働率として考え（3.1.2 参照），図4-4に燃焼装置の形式別の稼働率を示す。もしフル稼働すると365となる。左の図によると燃焼装置の形式には，大きな差がなく，ほとんど200～250にピークがある。左の図をわかりやすくまとめると右の図となる。長方形の下側の辺は第1四分位数（25%値），上側の辺は第3四分位数（75%値），上側と下側の差は四分位範囲（IQR），つまり50%の値はこの範囲にある。また長方形の上側の辺から伸びる線の先端は，第3四分位数+1.5×IQRより小さい観測値であり，下側の辺から伸びる線の先端は第1四分位数−1.5×IQRより大きい観測値である。先端以上下の観測値は外れ値と呼ぶ。これらの数値は変数を大きさの順に並べた順位に基づく統計量であり，以下では主に中央値（50%）および算術平均値を用いて比較する。図によると稼働率は200前後の施設が多いことが分かった。処理能力より最大120%稼働することもできるため，400ぐらいの施設もある。

## (2) 建物面積

規模あたりの建物面積を燃焼装置の形式で分けて比較すると図4-5となる。左の図によると建物面積は20～60(m²/(t/日))が多い。(b)の灰溶融を備えた焼却は灰溶融なしに比べて大きい。また，(c)によると灰溶融を備えた焼却の内，燃料式がやや大きいとみられた。一方，ガス化溶融はいずれの方式建物面積は同じ程度である。中央値をみると，規模あたり施設面積は焼却灰溶融あり燃料式>焼却灰溶融あり電気式>ガス化溶融>焼却灰溶融なしの順となっている。
(a) 全施設一燃焼方式

(b)焼却－灰溶融の有無

(c) 烧却·灰溶融—溶融方式

(d)ガス化溶融一炉形式

図 4-4 燃焼装置形式別の稼働率 (年間処理量/日処理能力)

(a) 燃烧方式

(c)焼却灰溶融あり

(d)ガス化溶融

図 4-5 燃焼装置形式別の規模あたり建物面積(m²/(t/日))
#### 4.1.4 搬出物

焼却は焼却灰と飛灰，ガス化溶融はスラグとメタルが，主たる搬出物である。

飛灰に重金属などの有害物を多く含んでいるため，燃焼装置の形式別の飛灰発生量を検討する。図4-7に，飛灰処理前のごみ処理量あたりの飛灰発生量を燃焼装置の形式別に示す。全燃焼装置の内，流動床式灰溶融なしの焼却装置は，残渣を飛散させるために，本来なら焼却灰として落下するものも飛灰としている。焼却灰発生量はストーカ式より少ないのに対し(図4-6)，飛灰の発生量は他の装置より大幅に上回っている。また，灰溶融を備えた焼却装置は灰溶融の対象物の違いによって差がある。灰溶融

図 4-6 焼却灰発生量（焼却灰溶融なし）

炉の場合，溶融処理対象物には焼却灰，および焼却灰＋飛灰がある。図4-8によると飛灰の発生量は焼却灰のみを溶融する場合は0.03ぐらいで，焼却灰＋飛灰の場合より多い。飛灰＋焼却灰溶融の場合，飛灰のすべては溶融飛灰とならないためである。

キレート，セメントを添加し，飛灰を処理した後の搬出飛灰量を図4-9に示す。添加量が少ないため，飛灰処理前の飛灰発生量（図4-7右）と比較するとほとんど変わらない。

処理量あたりスラグとメタルの発生率について，燃焼装置の形式別に比較すると，図4-10となる。スラグ量は，流動床式ガス化溶融炉と灰溶融ありの焼却装置はほぼ同等で少なく，次にキルン式ガス化溶融炉であり，シャフトガス化溶融炉は最も多いことが分かった。メタルの発生率は，燃焼装置によって大きく異なっている。ガス化溶融は全体的に灰溶融を備えた焼却装置より多い。特にシャフト式ガス化溶融は平均0.015ぐらいであり，焼却灰溶融ありより3倍ほど多い。

(c)焼却灰溶融あり

(d)ガス化溶融

図 4-7 ごみ処理量当たりの飛灰発生量（飛灰処理前）
図4-8 灰溶融の対象物別（焼却灰溶融あり）図4-9 セメント，キレートを含む搬出飛灰量

(a) スラグ発生量

(b) メタル発生量

図 4-10 燃焼装置別のスラグ・メタル発生量（0 は除く）
#### 4.1.5 燃料·菜品

図 4-11（a）に使用している燃料の種類を燃焼装置の形式別に示す。いずれの形式にも灯油が最も広く使われている。溶融なしの焼却装置は灯油の次に重油と軽油が広く使われている。一方，シャフト式ガス化溶融炉はコークスを還元剤及び燃料として使うため，コークスを多く使用している。シャフト式ガス化溶融炉のコークス使用量を図4-11(b)に示す。平均を求めると，0.067 $$ t/t-ごみ $$ となった。

図4-12に燃焼装置の形式別の灯油の購入量を示す。灯油の購入量は形式によって0.01～100 L/tで、大きく異なっている。焼却灰溶融なし、焼却灰溶融あり電気式、シャフト式ガス化溶融は少ない。(a)をみると、焼却の方がガス化溶融より少ない。また、(c)によると電気式灰溶融ありの焼却装置が燃料式より少なく、(d)からキルン式と流動床式ガス化溶融炉がシャフトより多いことが分かった。

(a) 炉形式別の燃料種類 (複数回答)

(b)コークス使用量(ガス化溶融シャフト式)

図 4-11 燃焼装置形式別の燃料種類

(a) 燃烧方式

(c)焼却灰溶融あり

(b) 烧却

(d)ガス化溶融

図 4-12 ごみあたり灯油の購入量（使用ありのみ）(L/t)
各燃焼装置の燃料使用量を比較するために，各種エネルギーの量を基本単位 J（ジュール）に換算して，合計した数値を搬入ごみ量で割り，ごみ量あたりの燃料使用量とした。結果を図 4-13 に示す。燃料使用量は，焼却灰溶融なし 1998 年以前く焼却灰溶融なし 1998 年以降く焼却灰溶融ありくガス化溶融の順となっている。焼却灰溶融ありの装置では，灰溶融の方式によって大きく異なっている。燃料式は電気式より 10 倍ほど多い。また，ガス化溶融では，シャフト式がコークスを多く使用しているため，コークスの発熱量を加えるとシャフト式のごみあたり燃料使用量は約 2000 MJ/t で最も大きい。

飛灰中の重金属の溶出を防ぐため，キレートを用いる薬剤処理とセメント固化が最も多く使われている。そのため，キレートあるいはセメントの使用量を飛灰処理前の飛灰量で割ったキレートとセメントの添加率を検討する。図4-14は燃焼装置別のセメント添加率の分布である。セメントの添加率は焼却灰溶融なし＞焼却灰溶融あり＞ガス化溶融の順となっている。しかし，重金属の溶出を抑制しきれず，飛灰の容積が増えるため，セメント固化は使わなくなっている「メーカーヒアリング」。

図 4-15 はキレート添加率の分布である。全体をみると，2％～6％が多い。

図4-16，図4-17にごみあたり活性炭とアルカリ剤の使用量を示す。ダイオキシン類の除去などに使われる活性炭の使用量はガス化溶融より焼却施設の方が多いという傾向がみられた。ガス化溶融のごみあたり排ガス量がより少ない（4.2.1）ため，活性炭の使用量がより少ないと考えられる「メーカーヒアリング」。アルカリ剤の使用量は，燃焼装置の間に大きな差がなく，5～10kg/tが多い。

図 4-13 処理量あたり燃料使用量
(a) 燃烧方式

(b) 烧却

(c)焼却灰溶融あり

(d)ガス化溶融

図 4-14 セメントの添加率（飛灰処理前の飛灰量あたり，使用ありのみ）

(a) 燃烧方式

(c)焼却灰溶融あり

(b) 烧却

(d)ガス化溶融

図4-15 キレートの添加率（飛灰処理前の飛灰量あたり，使用ありのみ）
(a) 燃烧方式

(b) 烧却

(c)焼却灰溶融あり

(d)ガス化溶融

図 4-16 ごみあたり活性炭使用量（使用ありのみ）(kg/t)

(a) 燃烧方式

(c) 焼却灰溶融あり

(b) 烧却

(d) ガス化溶融

図 4-17 ごみあたりアルカリ剤使用量（使用ありのみ）(kg/t)
図 4-18 にごみあたりの触媒使用量を示す。NOx，ダイオキシン類を処理する際に使われる触媒の量である。ガス化溶融は焼却装置よりやや多い。触媒は NOx 除去に用いられるが，ガス化溶融ではダイオキシン類除去にも使用する施設が焼却装置より多い。詳しくは 3.2.3 ガス処理方法で紹介する。

図 4-18 ごみあたり触媒使用量 (触媒使用ありのみ)

(a) 烧却

(b)ガス化溶融

図 4-19 規模別のごみあたり排ガス発生量実績値
### 4.2 燃焼装置の形式別の排ガス処理

#### 4.2.1 排ガス量

焼却とガス化溶融それぞれについてごみあたり排ガス量を処理施設規模に示すと，図4-19となり，規模が小さいほどごみあたり排ガス量が多くなる傾向がある。ガス化溶融は低空気比のためにガス量が少ないとされるが，焼却との明らかな差は見られなかった。

ボイラーのない施設では，白煙防止で，排ガスを高温空気と混合させ，排出する場合があり「メーカーヒアリング」，排ガス量が多くなる。そこで，図4-20に発電の有無によって施設を分け，それぞれについて燃焼装置形式別の規模あたり排ガス発生量設計値を示す。なお，電気式焼却灰溶融ありは全施設が発電を行っているため，（a）にのみある。（a）と（b）を比較すると発電なしの施設は明らかに排ガス量が多い。また，（a）より排ガス量は燃料式灰溶融ありの装置が最も多く，（b）より，発電なしの施設では，ガス化溶融の排ガス量が少ない。

図 4-20 燃焼装置形式別の排ガス発生量設計値(m³/t)

図4-21にごみあたり排ガス量実績値を示す。4.1.3で検討したように，フルに稼働していないため，処理ごみ量が設計値より少なく，実績値をごみあたりで表すと設計値より大きい。しかし，排ガス実績値と燃焼装置との関係は設計値とほぼ同様である。

図 4-21 排ガス量実績値
#### 4.2.2 排ガスの排出目標値

図 4-22 に，燃焼装置の形式別の排ガスの排出目標値を示す。ガス化溶融と焼却灰溶融ありの装置は NOx，ダイオキシン類の目標値がいずれも灰溶融なしの焼却装置より低い値であることが分かった。HC1 の排出目標値は排出基準となる約 700mg/Nm3（約 430PPm）より大幅に下回っている。

NOx の排出目標値は焼却灰溶融

ありの装置が最も低く設定している。また，ダイオキシン類の目標値はほとんどの装置が

0.1(ng-TEQ/m3N) 以下である。特にガス化溶融は中央値が

0.05(ng-TEQ/m3N) とかなり低いレベルである。なお，NOx，

ダイオキシン類の排出基準はそれぞれ最大 250ppm と

1ng-TEQ/m3N である。

図 4-23，図 4-24 は，焼却とガス化溶融それぞれについて，HC1，NOx，ダイオキシン類の目標値を，施設規模別に書いた。全体的に NOx はばらつきがあるが，設定値は低く，HC1 も同様に低い。

図 4-22 燃焼装置形式別の排ガス処理目標値

図 4-23 施設規模と排ガス目標値（焼却）
HC I (ppm)

No x (ppm)

ダイオキシン類(ng-TEQ/m^{3}N)

図 4-24 施設規模と排ガス目標値（ガス化溶融）

#### 4.2.3 排ガス処理方法

図 4-25 に，燃焼装置別の排ガス処理方法を示す。HCl・SOx の処理方法は各形式の間に大きな差は見られず，いずれも乾式を利用している施設が多い。NOx の処理方法は（c）の電気式焼却灰溶融方式と（d）のガス化溶融において触媒脱硝法を多く採用している。ダイオキシン類の処理方法は燃焼装置との関連が明確ではなく，大部分の施設で活性炭吹き込みが行われていることが分かった。

HCl·SOx

(a) 全施設—燃焼方式

HCl·SOx

(b) 焼却－灰溶融の有無

図 4-25 燃焼装置形式別のガス処理方法
(c) 烧却·灰溶融—溶融方式

(d) ガス化溶融－炉形式

図 4-25 燃焼装置形式別のガス処理方法（つづき）

#### 4.2.4 飛灰・水処理

燃焼装置の形式別の排水処理量設計値の分布を図4-26に示す。溶融物を水槽に投入急冷し，スラグとメタルを形成させるため，（a）のガス化溶融と（b）の灰溶融ありの焼却装置は排水処理量がやや多い。図4-27排水処理量実績値を示す。焼却灰溶融ありでは実績値は設計値より多い。その他の装置は設計値とほぼ同様である。

図4-28は燃焼装置の形式別の飛灰処理方法である。いずれの形式も薬剤および薬剤＋セメント固化が最も多い飛灰の処理方法である。(d)のガス化溶融施設では山元還元を行う施設が多くみられた。これは，溶融飛灰中には非鉄金属が多く含まれ，山元還元などで処理すれば，重金属の回収がしやすいためと思われる。灰溶融を備えた焼却施設は溶融飛灰を再度溶融するわけにはいかないため，薬剤処理等の方法で処理する。
(a) 燃烧方式

(c)焼却灰溶融あり

(b) 烧却

図 4-26 燃焼装置形式別の規模あたり排水処理量設計値 $ \left(\mathrm{m}^{3}/\mathrm{t}\right) $

図 4-27 ごみあたり 排水処理量実績値 $ \left(\mathrm{m}^{3}/\mathrm{t}\right) $

(c)焼却灰溶融あり

(d)ガス化溶融

図 4-28 燃焼装置形式別の飛灰処理方法
### 4.3 燃焼装置の形式別のエネルギー収支

#### 4.3.1 発電・熱利用の状況

図4-29は，発電温度を焼却とガス化溶融にわけ，それぞれ規模別に比較した。発電温度とは蒸気タービンの入り口の温度である。焼却は施設規模に無関係だが，ガス化溶融は規模が大きくなるほど発電温度が高いことがわかった。また，図4-30は，発電温度を燃焼装置の形式別に比較した。平均値は250～350℃である。焼却灰溶融ありとガス化溶融は焼却灰溶融なしより高い。

図 4-29 発電温度と規模の関係

(a) 燃烧方式

(c)焼却灰溶融あり

(b) 烧却

(d)ガス化溶融

図 4-30 燃焼装置形式別の発電温度

発電容量を燃焼装置の形式別に比較すると図4-31となった。(a)より焼却は全体的にガス化溶融より発電容量が少ないが，施設の新旧によって大きく異なっている。1998年以前の焼却灰溶融なしは他の燃焼装置より発電容量が少ないことが分かった。(c)の焼却の灰溶融方式間と(d)のガス化溶融の方式間はほぼ同様である。

図 4−32 に燃焼装置の形式別の発電利用方法を示す。ごみ発電で得られた電力は所内利用, 売電,
外部へ無料供給で利用されている。焼却は売電あるいは売電+外部へ無料供給を行っている施設の割合がガス化溶融より多い。

88％の施設は蒸気や温水の形で熱利用を行っている。蒸気で熱利用を行っている施設は全体の61％である。燃焼装置別の蒸気利用方法を図4-33に示す。外部へ蒸気供給ありの施設が少なく，発生した蒸気をほとんど所内で利用していることが分かった。これは蒸気の利用先が近くいなく，需要が少ないためである「メーカーヒアリング」。

図 4-31 発電容量（規模あたり）(kw/(t/日))

図 4-32 発電利用方法

図 4-33 蒸気利用方法
#### 4.3.2 エネルギー収支

図4-34に燃料装置のエネルギーフローを示す。ごみ，電気，燃料を投入エネルギーとし，発電と熱回収で電気と蒸気を産出する。発電で得られた電力は所内使用，売電，外部へ無料供給の形で，蒸気は所内使用と外部へ取り出しの形で使われる。つまり，電力産出と熱回収が行われており，それぞれ産出，所内使用，外部へ取り出しがある。以下，この図を基づいて電気収支，熱収支，ごみの熱性能を検討する。

図 4-34 エネルギーフロー

(a) 発電量

(c)買電量

(b)電気使用量

(d)売電量(発電ありのみ)

(e)外部取り出し電力量[売電+外部へ無料供給(発電ありのみ)]

図 4-35 施設規模と電力収支の関係（焼却）
■ 発電なし ☐ <200 ☐ 200≤ ☐ 300≤ ☐ 400≤ (a) 発電量

(b) 電気使用量

(c)買電量

☑=0 ☐<50 ☐50≤☐100≤☐150≤☐200≤

(d)売電量(発電ありのみ)

☑=0 ☐<50 ☐50≤ ☐100≤ ☐150≤ ☐200≤

(e)外部取り出し電力量[売電+外部へ無料供給(発電ありのみ)]

図 4-36 施設規模と電力収支の関係（ガス化溶融）

## （1） 電力收支

処理量あたり発電量，買電量，売電量および電気使用量と規模の関係を，焼却とガス化溶融に分けて示すと，図4-35，図4-36となる。電気使用量は「発電量＋買電量＋外部から無料供給電力－売電量－外部へ無料供給電力」より求めた。売電以外にも他の施設へ電気を無料供給している施設は全体の17％を占める。「売電量＋外部へ無料供給電力量」を外部取り出し電力量としている。焼却とガス化溶融いずれも規模が大きいほど，(a)処理量あたり発電量，(d)売電量，(e)外部取り出し電力量が大きく，(b)処理量あたり電気使用量，(c)買電量が少なくなる。(a)の発電量によると，焼却とガス化溶融いずれも規模の小さい施設は発電を行っていない施設の方が多く，発電量と比べて(d)の売電量また(e)の外部取り出し電力量が少ない。

燃焼装置の形式を区別して処理量あたり発電量の分布を示すと，図4-37となる。発電量は200～400 kWh/tの燃焼装置が多い。（a）によると，焼却は規模が大きいほど発電量が多く，大規模な焼却とガス化溶融には，大きな差がない。また，（b）の焼却装置は灰溶融の有無による発電量の差は見られない。
(a) 燃烧方式

(c)焼却灰溶融あり

(b) 烧却

(d)ガス化溶融

図 4-37 燃焼装置形式別の処理量あたり発電量（kWh/t）（発電ありのみ）

図4-38は，燃焼装置の形式別の電気使用量を比較した。電気使用量は燃焼装置の形式によって異なる。(b)によると，灰溶融を備えた焼却は，電気式，燃料式ともに電気使用量が灰溶融なしにくらべて大きい。一方，(c)ではガス化溶融はいずれの方式も同程度の電気使用量である。全体的にみるとガス化溶融が焼却より大きい。ごみ処理量あたりの電気使用量の単純平均を求めると，灰溶融なしの焼却は150kWh/t前後であり，灰溶融を備えた焼却は電気式と燃料式それぞれ299,316kWh/t，ガス化溶融は326kWh/tとなった。詳しくは第4章で説明する。

外部取り出し電力量を図4-39に示す。中央値をみると，焼却灰溶融なしの施設は一番多く，151kWh/tぐらいである。次に焼却灰溶融ありの装置は119kWh/tであり，ガス化溶融は少なく91kWh/tとなっている。

(a)燃烧方式

(b)烧却

(c) ガス化溶融

図 4-38 燃焼装置形式別の電気使用量(処理量あたり) (kWh/t) (0 は除く)
図 4-38 燃焼装置形式別の電気使用量(つづき)

図 4-39 外部取り出し電力量（ありのみ）

## （2） 熟收支

88％の施設は蒸気や温水の形で熱利用を行っている。そのうち，蒸気で熱利用を行っている施設は61％である。燃焼装置別のごみあたり蒸気産出量を図4-40に示す。中央値をみると，各装置の蒸気利用量は2～3(t/t)ほどであり，装置の間に大きな差がない。蒸気の所内使用量を図4-41に示す。図は示さないが，産出した蒸気を外部へ取り出している施設数は，焼却は19％，ガス化溶融は11％のみで，外部取り出し量もほとんど0.2(t/t)以下となっている。つまり，ほとんどの施設は産出した蒸気を所内で利用しており，外部へ取り出しても量は僅かである。

図 4-40 ごみあたり蒸気産出量（ありのみ）

図 4-41 ごみあたり蒸気所内使用量（ありのみ）
#### 4.3.3 施設の熱性能

## （１）電力産出の性能

図4-42は，発電量に対する売電量の比を示した。これが大きいほど，エネルギー生産施設であると言える。中央値をみると，売電率は焼却灰溶融なし＞焼却灰溶融あり電気式＞焼却灰溶融あり燃料式＞ガス化溶融の順となっている。ガス化溶融施設の発電量は焼却灰溶融なし（1998年以降）とほぼ同じ（図4-37）であるが，施設内の使用量が大きい（図4-38）。その結果，売電率は焼却灰溶融なしの0.3～0.4程度であるのに対し，ガス化溶融は0.2以下となっている。

売電量／発電量の比[一]

図 4-42 発電量に対する売電量の比

発電量の発熱量/ごみの発熱量からごみの発電効率を求めたところ，図4-43となった。ここで，ごみの発熱量は8639KJ/kg（2065Kcal/kg）（「平成21年度一般廃棄物処理実態調査結果焼却施設」環境省，全連続焼却施設の低位発熱量実測値の平均値）とし，電力は熱等価値3.60MJ/KWh（「エネルギー源別標準発熱量一覧表」経済産業省資源エネルギー庁，2005年）を用いた。燃焼装置の間に大きな差がなく，0.07～0.15の施設が多いことが分かった。

図 4-44 に外部取り出し電力(売電+外部へ無料供給電力量)の熱量をごみの熱量で割った外部取り出し電力量を示す。ごみの熱量に対し，発電で得られた電力を外部へ取り出す熱量ベースの効率を表す。中央値をみるとガス化溶融は約 0.01，焼却灰溶融ありは 0.04，焼却灰溶融なしは 0.06 となっている。ガス化溶融より焼却の方が優れていることが分かった。

図 4-43 発電効率
## （２）熱回収の性能

図 4-45 は蒸気産出量の熱量/ごみ熱量で計算した蒸気産出効率を燃焼装置別に示した。ここで、蒸気の発熱量は $ 100^{\circ}C $ 1 気圧飽和乾蒸気の 2.68MJ/kg（「エネルギー源別標準発熱量一覧表」経済産業省資源エネルギー庁，2005 年）とした。中央値をみると、焼却灰溶融ありの装置は最も多く，80% ぐらいである。次はガス化溶融であり，焼却灰溶融なしの装置はやや少ない。100% 以上になったのはごみのみではなく，電気，燃料もエネルギー源として熱量を与えるためと考えられる。また，図 4-46 に外部取り出し蒸気熱量/ごみ熱量をし，蒸気の外部取り出し効率を表す。全施設の約 80% がほとんど外部へ取り出していないことが分かった。

図4-44 ごみ熱量あたり外部取り出し電力量 (発電ありのみ)

取り出している施設でも2%～6%と極めて少ない。

図 4-45 蒸気産出効率

(ごみ熱量あたり産出蒸気熱量)

図 4-46 ごみ熱量あたり外部取り出し蒸気熱量 (蒸気産出ありのみ)

## （３）エネルギー生産効率

図 4-34 によるとシステムにごみ，燃料，電気を投入し，外部へ取り出し電力と外部へ取り出し蒸気を産出する。まず，ごみ発熱量に対するエネルギー生産効率は次式となる。

$$ ごみのエネルギー生産効率 =\frac{ 外部取り出し電力の熱量 + 外部取り出し蒸気の熱量 }{ ごみ熱量 } $$