Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
参考図表 3-1 コホートごとの最終学校の居住地選択に関する推計結果

男女計	1966-70年生	1971-75年生	1976-80年生	1981-85年生	ベース
女性	-0.010	0.013	-0.015	0.001	男性
(0.011)	(0.010)	(0.011)	(0.014)
きょうだいなし	-0.010	-0.001	-0.009	-0.007	きょうだいあり
(0.019)	(0.017)	(0.022)	(0.026)
大学・大学院卒	0.227***	0.209***	0.189***	0.214***	高卒・中卒以下
(0.023)	(0.021)	(0.023)	(0.030)
短大・専修学校等卒	0.160***	0.126***	0.120***	0.163***
(0.023)	(0.021)	(0.024)	(0.030)
求人倍率格差(出身地)	0.001	0.009	0.017	0.022
(0.038)	(0.017)	(0.023)	(0.031)
賃金格差(出身地)	-0.326***	-0.398***	-0.203	-0.271
(0.122)	(0.111)	(0.159)	(0.189)
2011年調査ダミー	0.017*	0.005	0.023**	0.010
(0.010)	(0.009)	(0.011)	(0.014)
出身地ダミー(中学卒業時)	中京圏出身
北海道出身	0.017	-0.019	0.011	-
(0.053)	(0.046)	(0.076)	(-)
北東北出身	0.029	-0.044	0.011	0.056
(0.050)	(0.039)	(0.056)	(0.061)
南東北出身	0.027	0.021	0.067**	0.123***
(0.039)	(0.028)	(0.032)	(0.043)
北関東出身	0.080***	0.060***	0.057*	0.139***
(0.026)	(0.022)	(0.030)	(0.035)
中部出身	0.103***	0.068***	0.088***	0.115***
(0.024)	(0.020)	(0.026)	(0.033)
北陸出身	0.027	0.019	0.043	0.049
(0.031)	(0.023)	(0.030)	(0.037)
大阪圏出身	-0.019	-0.068**	0.008	0.011
(0.033)	(0.028)	(0.028)	(0.038)
京阪周辺出身	-0.107**	-0.039	-0.043	0.069
(0.054)	(0.034)	(0.040)	(0.044)
中国出身	-0.026	-0.034	0.016	0.038
(0.039)	(0.033)	(0.049)	(0.055)
四国出身	-0.049	-0.099**	0.067	0.037
(0.044)	(0.042)	(0.047)	(0.062)
九州・沖縄出身	-0.035	-0.078	0.077	0.111
(0.059)	(0.051)	(0.072)	(0.077)
東京からの距離	0.021	-0.007	-0.140	-0.127
(0.077)	(0.066)	(0.109)	(0.111)
N	2363	2555	2026	1401
疑似決定係数	0.253	0.295	0.240	0.236

(備考)
参考図表 3-2 コホートごとの初職時の居住地選択に関する推計結果

男女計	1966-70年生	1971-75年生	1976-80年生	1981-85年生	ベース
女性	-0.066***
(0.013)	-0.053***
(0.011)	-0.035***
(0.011)	-0.019
(0.014)	男性
きょうだいなし	-0.039
(0.024)	0.002
(0.018)	-0.012
(0.023)	-0.017
(0.027)	きょうだいあり
大学・大学院卒	0.045***
(0.017)	0.033**
(0.013)	0.035**
(0.016)	0.054***
(0.018)	高卒・中卒以下
短大・専修学校等卒	0.015
(0.015)	-0.003
(0.014)	0.002
(0.015)	0.016
(0.018)
求人倍率格差(出身地)	0.013
(0.029)	-0.018
(0.018)	-0.013
(0.024)	0.006
(0.040)
賃金格差(出身地)	-0.303**
(0.133)	-0.338***
(0.125)	-0.031
(0.145)	-0.409**
(0.179)
2011年調査ダミー	0.006
(0.012)	0.013
(0.010)	0.006
(0.011)	0.014
(0.014)
出身地ダミー(中学卒業時)	中京圏出身
東京圏出身	0.262***
(0.050)	0.216***
(0.044)	0.154***
(0.039)	0.201***
(0.074)
北海道出身	0.030
(0.049)	0.055
(0.042)	0.076
(0.048)	0.037
(0.049)
北東北出身	0.130***
(0.049)	0.061
(0.042)	0.116***
(0.042)	-0.014
(0.052)
南東北出身	0.107***
(0.040)	0.081**
(0.035)	0.067*
(0.034)	-0.005
(0.044)
北関東出身	0.057*
(0.033)	0.066**
(0.031)	0.067**
(0.029)	0.038
(0.033)
中部出身	0.059*
(0.032)	0.079***
(0.030)	0.046
(0.030)	0.002
(0.033)
北陸出身	0.069**
(0.034)	0.039
(0.032)	0.027
(0.035)	-0.026
(0.037)
大阪圏出身	0.022
(0.035)	0.032
(0.029)	0.020
(0.028)	0.020
(0.033)
京阪周辺出身	-0.008
(0.044)	-0.041
(0.050)	-0.033
(0.044)	-
中国出身	-0.011
(0.040)	0.047
(0.035)	0.026
(0.040)	-0.002
(0.040)
四国出身	-0.070
(0.054)	0.011
(0.040)	0.034
(0.043)	-0.035
(0.054)
九州・沖縄出身	0.053
(0.050)	0.039
(0.046)	0.077
(0.052)	0.039
(0.052)
東京からの距離	0.012
(0.058)	-0.031
(0.054)	-0.058
(0.074)	-0.055
(0.066)
N	2079	2250	1737	1162
疑似決定係数	0.143	0.117	0.121	0.082

(備考)

1. サンプルは 1966 年～1995 年生まれの最後の学校卒業時非東京圈居住者。在学者・未就学・乳幼児等及び未回答・欠損値を除く。第 6 回（2006 年）調査及び第 7 回（2011 年）調査の合計。被説明変数は、初職時に東京圈居住であれば 1、初職時も非東京圈居住であれば 0 をとる 2 值変数。表の値は限界効果、（）内は標準誤差。 $ ^{*} $ は p<0.1、 $ ^{**} $ は p<0.05、 $ ^{***} $ は p<0.01 を示す。

2. 格差変数はいずれも最終学校卒業時点のデータ（47 都道府県、年平均）を用い、中学卒業時居住県/東京都を算出したもの。
参考図表 3-3 コホートごとの現在の居住地選択に関する推計結果

男女計	1966-70年生	1971-75年生	1976-80年生	1981-85年生	ベース
女性	0.035***	0.028***	0.016	-0.002	男性
(0.011)	(0.009)	(0.011)	(0.009)
きょうだいなし	0.030*	-0.006	0.006	0.014	きょうだいあり
(0.016)	(0.010)	(0.011)	(0.010)
大学・大学院卒	0.002	-0.016	-0.008	-0.038	高卒・中卒以下
(0.018)	(0.017)	(0.021)	(0.028)
短大・専修学校等卒	0.043***	0.057***	0.046***	0.025**
(0.013)	(0.012)	(0.013)	(0.012)
求人倍率格差(出身地)	0.011	0.026**	0.032**	0.007
(0.012)	(0.011)	(0.013)	(0.013)
賃金格差(出身地)	0.029	0.018	0.042**	0.043***
(0.021)	(0.016)	(0.019)	(0.015)
2011年調査ダミー	0.010	0.031***	0.049***	0.024*
(0.010)	(0.009)	(0.011)	(0.012)
出身地ダミー(中学卒業時)	中京圏出身
東京圏出身	0.187***	0.140***	0.054	0.080**
(0.040)	(0.032)	(0.043)	(0.033)
北海道出身	0.080	0.060	0.172**	0.053
(0.046)	(0.048)	(0.074)	(0.041)
北東北出身	0.121***	0.138***	0.122***	0.058
(0.035)	(0.030)	(0.041)	(0.032)
南東北出身	0.107***	0.077***	0.095***	0.036
(0.029)	(0.029)	(0.024)	(0.032)
北関東出身	0.065**	0.089***	-0.006	0.025
(0.029)	(0.025)	(0.031)	(0.029)
中部出身	0.048	0.037	-0.016	0.034
(0.029)	(0.026)	(0.029)	(0.025)
北陸出身	0.049	0.035	0.020	-
(0.027)	(0.027)	(0.025)	(-)
大阪圏出身	0.029	0.038	0.040	0.023
(0.025)	(0.023)	(0.026)	(0.025)
京阪周辺出身	0.061**	0.046	0.020	0.031
(0.030)	(0.030)	(0.032)	(0.032)
中国出身	0.066	0.084**	0.094	0.037
(0.036)	(0.034)	(0.049)	(0.034)
四国出身	0.081**	0.078**	0.103**	0.043
(0.036)	(0.034)	(0.048)	(0.035)
九州・沖縄出身	0.053	0.113**	0.151	0.022
(0.051)	(0.046)	(0.081)	(0.046)
東京からの距離	-0.015	-0.070	-0.207*	0.010
(0.067)	(0.063)	(0.123)	(0.057)
N	2062	2323	1805	1187
疑似決定係数	0.101	0.166	0.124	0.209

(備考)

2. 東京からの距離については、国土交通省国土地理院「都道府県庁間の距離」(回転楕円体(GRS80)における最短距離（測地線長））による。単位は1000 kmとした。

3. 1981-85 年生のコホートにおいて、北陸出身者は全て現在非東京圏居住のためサンプルから除いている。

4. 求人倍率格差及び賃金格差は、全コホート推計において有意ではなかったので省略した。
## 参考 4 地方中核都市への人口移動

東京圏への人口移動を抑制する観点から、地方中核都市がダムの役割を果たし、その地方ブロックの若者が地方中核都市への大学進学や就職を果たせば、地方の衰退にブレーキをかけられるのではないかとの見方がある（増田（2014））。本研究においてこの問題意識に関する分析を試みようとしたところ、対象となるサンプルサイズがきわめて限定されていることが判明し、詳細な分析には至らなかった。

具体的には、東北ブロックと九州・沖縄ブロックを取り上げ、個票データを整理してみた。九州・沖縄ブロックは2006年と2011年ともにデータがあるが、東北ブロックの岩手県・宮城県・福島県は2011年の調査が実施されていない。

東北ブロックのサンプル（対象は本稿での分析と同様、すなわち、1966年から1995年生まれの男女、在学者を除く。以下同じ。）を整理すると、中学卒業時に東北ブロック（宮城県を除く5県）に居住した者（ブロック出身者）は378、そのうち初職時に東京圏に居住した者は68、さらに現在も東京圏に居住している者は約半数であった。

九州・沖縄ブロックについては、中学卒業時に九州・沖縄ブロック（福岡県を除く7県）に居住した者（ブロック出身者）は950、そのうち初職時に東京圏に居住した者は102、さらに現在も東京圏に居住している者はやはり約半数であった。

なお、両ブロックともに、ブロック出身者が各ブロックの中核都市（例えば、仙台市、福岡市。各周辺地域を含む）において初職に就いた者は、東京圏にて就いた者の数を大きく下回ると見込まれる。
平成 26 年度

# 環境研究総合推進費補助金 次世代事業 総合技術開発報告書

# 廃棄物ガス化発電技術の高効率化の実証 3J132001

平成27年3月

株式会社 神鋼環境ソリューション 田頭 成能
補助事業名 環境研究総合推進費補助金次世代事業

(平成 25 年度～平成 26 年度)

所管 環境省

総事業費 59,663,517 円（平成 25 年度～平成 26 年度の総計）

国庫補助金 25,858,000 円（平成 25 年度～平成 26 年度の総計）

研究課題名 廃棄物ガス化発電技術の高効率化の実証（3J132001）

研究事業期間 平成 25 年 7 月 1 日～平成 27 年 3 月 31 日

研究代表者名 田頭 成能（株式会社 神鋼環境ソリューション）
## 目次

総合技術開発報告書概要.....1

本文

第1章 事業の目的と目標.....6
1.1 社会的背景.....6
1.2 処理対象物、施設規模.....8
1.3 本事業により開発する技術がもたらす効果.....10
1.4 達成目標.....10

第2章 開発した技術の詳細.....11
2.1 発電方式.....11
2.2 改質方式.....12
2.3 ガスエンジンの要求事項.....14

第3章 試験内容.....15
3.1 ガス化改質プロセスの最適化.....15
3.1.1 概要.....15
3.1.2 実証施設の概要と試験に用いたごみの特性.....15
3.1.2.1 フランス実証設備.....15
3.1.2.2 酸素・水蒸気ガス化改質設備.....18
3.1.3 ガス化炉の効率アップ.....22
3.1.3.1 OFA 概要.....22
3.1.3.2 木質チップガス化試験結果.....24
3.1.3.3 RDF ガス化試験結果.....28
3.1.3.4 まとめ.....30
3.1.4 ガスの改質.....31
3.1.4.1 SYNGAS 発熱量.....31
3.1.4.2 SYNGAS 中タール、チャー濃度.....35
3.1.4.3 冷ガス効率.....36
3.1.4.4 まとめ.....37
3.2 ガスエンジン試験.....38
3.2.1 概要.....38
3.2.2 adapt engineering 社の概要.....38
3.2.3 実証試験用ガスエンジン.....38
3.2.4 天然ガスによる試運転 ..... 44
3.2.4.1 試運転概要 ..... 44
3.2.4.2 試運転結果 ..... 46
3.2.5 模擬ガスによる試験運転 ..... 47
3.2.5.1 試験概要 ..... 47
3.2.5.2 試験結果 ..... 49
3.2.6 まとめ ..... 54
3.3 ガス処理プロセス ..... 55
3.3.1 ガスエンジンからの要求値 ..... 55
3.3.2 ガス処理プロセスに導入するガス組成と処理プロセス検討 ..... 56
3.3.3 まとめ ..... 62
第4章 開発した技術がもたらす効果 ..... 63
4.1 プロセス計算前提条件 ..... 63
4.2 発電効率、送電効率の試算条件 ..... 65
4.3 発電端効率、送電端効率の試算結果 ..... 67
4.4 まとめ ..... 69
第5章 まとめ ..... 70
第6章 事業概要図 ..... 71
第7章 英文概要 ..... 72
参考文献 ..... 73
添付資料 ..... 74
添付資料① 天然ガスを用いたガスエンジンの性能試験結果 ..... 74
添付資料② 模擬ガスを用いたガスエンジンの性能試験結果 ..... 79
添付資料③ 発電効率、送電効率試算結果詳細 ..... 88
研究発表 ..... 95
研究課題名：廃棄物ガス化発電技術の高効率化の実証

研究番号 : 3J132001

総事業費 : 59,663,517 円（平成 25 年度～平成 26 年度の総計）

国庫補助金 : 25,858,000 円（平成 25 年度～平成 26 年度の総計）

研究期間：平成25年7月1日～平成27年3月31日

研究代表者名：田頭 成能（株式会社 神鋼環境ソリューション）

## 事業の目的

地球温暖化対策としての二酸化炭素削減、ならびにエネルギー源の多様化の要請により、廃棄物等からのエネルギー回収が求められており、特に高効率での発電技術が重要となっている。しかしながら、日本国内においては、例えば一般廃棄物は年間約34百万トンが熱回収処理（焼却処理）の対象になっているが、20％を超える発電効率の施設は主に300トン/日以上の規模であり、大都市のみにしか立地していない。

廃棄物は地域で集積し地域で処理する方が収集運搬費用が少なく効率的であるが、現在の BTG（ボイラー、タービン、発電機）を前提としたプロセスでは発電効率（送電端効率）の向上に限界があるため、小型・分散型で高い発電効率が得られるプロセスの開発・実用化が望まれている。

本事業は、廃棄物をガス化改質して得た合成ガス（Synthesis gas、以下単に SYNGAS とする）を利用して、小規模でも高い発電効率を確保できるガスエンジンを利用した高効率発電プロセスを実証することを目的とし、発電効率は、100t/日～200t/日規模で、送電端効率27%を目標とする。そのために必要な下記技術検討を実施する。

・ガス化炉におけるガス化効率アップ

流動床ガス化炉においては砂層上面に空気を供給する OFA（Over Fire Air）

によるガス化効率の向上効果を確認する。

・プラズマ改質、酸素・水蒸気改質の効果検証
ガスエンジン稼働に必要な最低限の SYNGAS 発熱量を確保しつつ、SYNGAS

中に含まれるタール・チャーを低減するための高温改質方法を検証する。

・実証試験結果に基づく全体プロセス設計

SYNGAS をガスエンジンに供給可能な性状にするための

ガス処理プロセスを提案する。

・設計したプロセスにおける送電端効率の試算

本事業で検証した内容に基づき 100t/日炉の送電端効率を試算する。

開発した技術の詳細

本事業における処理対象物としては、一般廃棄物を乾燥させたごみの他に、木質バイオマス、植物油の搾りかす等のバイオマス系廃棄物、また紙やプラスチック類を選別し破砕したフラフ状の廃棄物再生燃料(RPF)などを対象とし、低位発熱量は4,000～5,000kcal/kgとした。

廃棄物処理施設における発電プロセスの多くは、廃棄物を焼却した際に発生する熱で発生させた蒸気を蒸気タービンに供給して発電する方法を採用している。蒸気タービンは規模が小さくなるにつれて発電効率が低下するという特性を持ち合わせているため、一般の廃棄物処理施設においては小規模の発電施設が少なくなっている。蒸気タービン以外の発電方式では、ガスタービンやガスエンジンなど内燃機関を活用した発電方式があるが、その中でガスエンジンは小型でも比較的発電効率が低下しにくいという特性をもつため小規模施設での発電効率の向上に寄与できるものである。施設規模が大型であればガスタービンを選択することも可能であるが、小規模施設では、発電効率の面でガスエンジンの方が有利である。ごみ処理量 100-200t/日規模を想定した場合、複数台のガスエンジン併設が発電効率の面で優位であると判断できる。

一方、ガスエンジンを使うためには、次の大きな制約がある。

① ガスエンジンを駆動させるために最低限必要なガス発熱量を確保する必要がある。

② ガスエンジンの前処理部でのトラブルを避けるために、許容されるタール濃度がある。

③ エンジンオイルの汚染や機器の腐食を避けるための制限値がある。

これらの制約条件をクリアするために、プロセス側で必要な対策を取る必要がある。今回対象とする処理物は廃棄物であるため、生成した SYNGAS には様々な微量物質が含まれ、ガス量やガス組成の変化にも対応する必要がある。触媒を使ってタール分を改質する低温改質方法も研究開発されているが、これら微量物質による被毒の懸念があること、また、SYNGAS に含まれるダストを高温で除去することに高いハードルがあると考え、本事業では高温改質方法を選択した。なお、改質方法としてはプラズマ改質と酸素・水蒸気改質の2つの方法を検討し、その性能を確認した。

本事業においては、前記のとおりガスエンジンを発電機として活用することを前提としている。欧州のガスエンジンメーカにおいては、廃棄物や木質バイオマス等から得られた
比較的発熱量の低いガスを燃料にしたガスエンジンの開発および実用化が進められているため、今回の実証事業を進めるにあたり、欧州のガスエンジンメーカ数社から得られた情報をもとに、ガス化改質の性能やガス処理の目標設定を行った。ガス発熱量としては4.6MJ/m³N以上（かつ水素濃度40vol％以下）を目標とし、それを満足するための改質方法およびガス処理プロセスを選定することとした。

まず、ガス化改質プロセスの最適化のために、本事業では下記の内容を実施した。

## ① ガス化炉の効率アップ

当社ではフランスの企業と共同でガス化改質プロセスの研究開発を2012年から実施してきた。本事業では、ガス化炉のガス化効率を改善するために、従来はフリーボードに供給していた燃焼空気の替わりに、砂層上部に向かって燃焼空気を吹き込むOFA空気を新たに設置してガス化効率が向上できるのかを確認するために試験を実施した。

## ② プラズマ改質

フランスの実証設備において、空気ガス化とプラズマ改質の組み合せによるガスエンジン発電の適用性について検証した。

## ③ 酸素・水蒸気改質

神鋼環境ソリューションの試験設備において、酸素・水蒸気および空気を組み合せたガス化改質によるガスエンジン発電の適用性について検証した。

これらの実証試験の結果以下のことがわかった。

・灰分を含む廃棄物を対象とした場合、ガス化効率の向上に OFA が有効である。

・空気プラズマ改質ではガスエンジンが安定して稼働するために必要なガス発熱量の確保が難しい。酸素と水蒸気でガス改質した場合、SYNGASの発熱量を向上させることが可能であるが、酸素と水蒸気の製造にはコストがかかるため、できる限りガス化剤に空気を使用し、補助的に水蒸気と酸素を使用することが望ましい。

・今回の試験より、ガス化剤中の空気の割合を 50%程度にすることでガスエンジンの要求下限値を満たすことが可能であることが分かった。

## また、実証試験の結果をもとに、下記を実施した。

## ① 模擬ガスを使ったガスエンジン試験

## ② 100t/日炉プロセスによる送電端効率の試算

その結果、6~10MJ/m³N のガスによりガスエンジンが安定して動作することを確認するとともに、実用機を想定した 100t/日炉プロセスで 27.3% の送電端効率が得られる見込みを得た。

今回の事業では、ガスエンジンでの発電に加え、ガス化改質プロセスから排出されるチャー（すす）の燃焼熱で蒸気を発生させ、蒸気タービンでも発電するプロセスを想定
した。このプロセスの実用化にためには、チャー（すす）の燃焼やハンドリング等についての検討が課題として残った。

## 開発した技術がもたらす効果

本事業では、酸素、水蒸気および空気を組み合わせたガス化剤でガス化し最低限必要なガス発熱量を確保するとともに、高温改質でタールを低減し、実証試験を通じて得られたデータをもとに改質後のガスをガスエンジンに適用できるプロセスを構築した。その結果、100t/日規模の施設でも高い送電端効率が達成できる見込みを得ることができ、分散型小規模発電施設の実現に向けた一つの提案をすることができた。今回の試算結果では、酸素、水蒸気、空気を適切な割合で混合させたガス化剤でガス化改質するプロセスが、ガス発熱量、送電端効率の観点から望ましく、その場合の送電端効率は27.3％と試算された。

図 発電端/送電端効率 試算結果

## 環境政策への貢献

本事業を通じて、中小規模の廃棄物処理施設での発電効率の向上に貢献できるプロセスを提案することができた。日本では、例えば一般廃棄物においては、発熱量の高いごみも発熱量の低い厨芥類などと混合されて処理されることが多いが、ごみの発熱量に応じた最適な処理プロセスを選択することでより効率的な廃棄物処理ができると考える。特に発熱
量の高いごみに対しては、今回提案したような高効率発電プロセスを適用することが可能であると考える。

## 開発した技術の事業化の可能性

今回開発したプロセスは、流動ガス化炉と高温改質を組み合わせガスエンジンで発電するものである。送電端効率は従来の20%未満から27%を超えるレベルまで改善できることが示唆された。今回の試算の結果、100t/日規模（4,400kcal/kg）の施設で5,805kWの送電量が見込まれ、ごみ1トンあたり1,392kWの送電が可能となる。売電単価15円/kWhを前提とすると、ごみ1トンあたり約20,000円の売電収入が見込まれる。100~200t/日規模の一般廃棄物での維持管理費は、おおよそ12,000円から15,000円程度であり、売電収入で維持管理費が賄え経済的にも成り立つ可能性のあるプロセスであることが示された。今回提案したプロセスが実用化できれば、小規模高効率発電施設として社会に大きく貢献するものである。

以上より、本技術は地球温暖化対策としての二酸化炭素排出量削減、およびエネルギー源の多様化の要請に基づく、廃棄物等からのエネルギー回収効率向上に貢献できる技術であり、今後我が国で期待される地域分散型でロバストなエネルギー供給構造に寄与できるものである。
## 第1章 事業の目的と目標

### 1.1 社会的背景

地球温暖化対策としての二酸化炭素削減、ならびにエネルギー源の多様化の要請により、廃棄物等からのエネルギー回収が求められており、特に高効率での発電技術が重要となっている。

しかしながら、日本国内にあっては、例えば一般廃棄物は年間約34百万トンが熱回収（焼却）処理されているが、例えば20％を超える発電効率の施設は、主に300トン/日以上の規模であり、大都市のみにしか立地していない。一般廃棄物の発生量を図1.1-1に、焼却施設の処理能力と余熱利用状況を図1.1-2に、発電効率を図1.1-3に示す。

廃棄物は地域で集積し地域で処理する方が収集運搬費用が少なく効率的であることから、小型で高い発電効率の施設が望まれている。その条件での高効率発電技術として、小規模でも高い発電効率を確保できるガスエンジンを利用した分散型での高効率発電技術が求められており、技術的に実現できれば普及が期待される。

出典：環境省大臣官房廃棄物・リサイクル対策部廃棄物対策課、「日本の廃棄物処理 平成25年度版」 p.6、http://www.env.go.jp/recycle/waste_tech/ippan/h25/data/disposal.pdf

図 1.1-1 一般廃棄物発生量と処理方法
出典：環境省大臣官房廃棄物・リサイクル対策部廃棄物対策課、「日本の廃棄物処理 平成

25 年度版」p.21 http://www.env.go.jp/recycle/waste_tech/ippan/h25/data/disposal.pdf

図 1.1-2 焼却施設の処理能力別余熱利用状況（平成 25 年度実績）

出典：環境省大臣官房廃棄物・リサイクル対策部廃棄物対策課、「日本の廃棄物処理 平成

25 年度版」p.22 http://www.env.go.jp/recycle/waste_tech/ippan/h25/data/disposal.pdf

図 1.1-3 ごみ焼却施設の発電効率（平成 25 年度実績）
### 1.2 処理対象物、施設規模

処理対象物としては、一般廃棄物を乾燥させたごみの他に、木質バイオマス、植物油の搾りかす等のバイオマス系廃棄物、また紙やプラスチック類を選別し破砕したフラフ状の廃棄物再生燃料(RPF)などを対象とする。参考として、RPFの生産実績を図1.2-1に、RPFの品質を表1.2-1に、バイオマスの発生量を図1.2-2に示す。

本事業における対象規模としては、現在、高効率発電が難しく発電プラントの割合が少ない100～200t/日規模を対象とする。

出展：一般社団法人日本 RPF 工業会 HP、http://www.jrpf.gr.jp/

図 1.2-1 RPF 生産実績
表1.2-1 RPFの品質

品質/等級	RPF-coke	RPF	測定方法
A	B	C
高位発熱量MJ/kg	33以上	25以上	25以上	25以上	JISZ7302-2
水分質量分率(%)	3以下	5以下	5以下	5以下	JISZ7302-3
灰分質量分率(%)	5以下	10以下	10以下	10以下	JISZ7302-4
全塩素分質量分率(%)	0.6以下	0.3以下	0.3を超え0.6以下	0.6を超え2.0以下	JISZ7302-6

出展：一般社団法人日本 RPF 工業会 HP、http://www.jrpf.gr.jp/

### 2. バイオマスの賦存量と利用可能量

出典：農林水産省、平成25年 バイオマス活用推進会議

http://www.maff.go.jp/j/biomass/suisinkaigi/06/pdf/sankou1.pdf

図 1.2-2 バイオマス量
### 1.3 本事業により開発する技術がもたらす効果

本技術は、地球温暖化対策としての二酸化炭素排出量削減、およびエネルギー源の多様化の要請に基づく廃棄物等からのエネルギー回収効率の向上などの社会的な要請に沿った技術である。特に中小規模の廃棄物処理施設における発電効率の向上に貢献できる技術であり、今後我が国で期待される地域分散型でロバストなエネルギー供給構造に寄与できるものである。

### 1.4 達成目標

本事業では、廃棄物をガス化改質して得た合成ガス（Synthesis gas、以下単に SYNGAS とする）を利用して、高効率で安定的に発電できることを検証することを目標とする。発電効率は、100t/日～200t/日規模で、送電端効率 27%を目標とし、そのために必要な下記技術検討を実施する。

・ガス化炉におけるガス化効率アップ

流動床ガス化炉においては砂層上面に空気を供給する OFA（Over Fire Air）

によるガス化効率の改善効果を確認する。

・プラズマ改質、酸素・水蒸気改質の効果検証

ガスエンジン稼働に必要な最低限の SYNGAS 発熱量を確保しつつ、SYNGAS 中に含まれるタール・チャーを低減するための高温改質方法を検証する。

・フランス実証試験結果に基づく全体プロセス設計

SYNGAS をガスエンジンに供給可能な性状にするためのガス処理プロセスを提案する。

・設計したプロセスにおける送電端効率の試算

本事業で検証した内容に基づき 100t/日炉の送電端効率を試算する。
## 第2章 開発した技術の詳細

### 2.1 発電方式

廃棄物処理施設における発電プロセスの多くは、廃棄物を焼却した際に発生する熱で発生させた蒸気を蒸気タービンに供給して発電する方法が採用されている。蒸気タービンは規模が小さくなるにつれて発電効率が低下するという特性を持ち合わせており、そのため一般の廃棄物処理施設においては、小規模の発電施設が少なくなっている。

蒸気タービン以外の発電方式であるガスタービンやガスエンジンの適用範囲および発電効率を図2.1-1に示す。ガスエンジンは、小型でも比較的発電効率が低下しにくいという特性をもつため、ガスエンジンが適用できれば小規模施設での発電効率の向上に寄与できるものである。施設規模が大きい場合はガスタービンの選択肢もあるが、小規模施設を想定した場合は発電効率の面でガスエンジンの方が有利である。ごみ処理量100-200t/日規模を想定した場合、複数台のガスエンジン併設が発電効率の面で優位であると判断できる。

出典：コージェネレーション財団 http://www.ace.or.jp/web/chp/chp_0040.html

図 2.1-1 ガスタービン、ガスエンジンの適用範囲および発電効率
### 2.2 改質方式

一方、ガスエンジンを使うためには、次の大きな制約がある。

① ガスエンジンを駆動させるために最低限必要なガス発熱量を確保する必要がある。

② ガスエンジンの前処理部でのトラブルを避けるために、許容されるタール濃度がある。

③ エンジンオイルの汚染や機器の腐食を避けるための制限値がある。

これらの制約条件をクリアするために、プロセス側で必要な対策を取る必要がある。プロセスを検討するにあたり、タールを如何に低減させるかという課題がある。タールを低減させるため、いくつかの改質方法が提案されているが、主な方法としては高温改質と触媒等を活用した低温改質が挙げられる。表2.2-1にそれらのメリット、デメリットを、図2.2-1に高温改質の概念図を、図2.2-2に低温改質の概念図を示す。

今回は、処理対象物として廃棄物を想定しているため、触媒等を活用した低温触媒の採用においては、様々な微量物質による触媒被毒の懸念があること、また、ガス中に含まれるダストが多いため触媒前でダストを除去する必要があるが、タールやチャーを含んだガスを高温でろ過することに高いハードルがあること、などから低温改質については、まだ研究が必要な段階であると判断し、今回は高温改質を選択した。

表2.2-1 改質方法の比較

改質方法	高温改質	低温改質
原理	・ガス化炉で生成したガスを部分燃焼し温度を高温化。
・温度を上げることでタール分を低分子化する。	・触媒を使いタールを分解させる。
メリット	・低温改質のような被毒や詰まり等の懸念はない。	・高温改質のようにガスを燃焼させないため、ガスの発熱量は高い。
デメリット	・ガスを燃焼させるためガス発熱量が低下する。	・ガスに含まれる硫黄等による被毒などによる性能低下。
・ダストが多い場合は、事前にダストを除去する必要がある。
出典：Gas cleaning downstream biomass gasification Status Report 2009、p.14 http://www.ecn.nl/docs/library/report/2008/e08078.pdf

図 2.2-1 高温改質の概念図

出典：戦略的創造研究推進事業:CREST 研究報告書、p.12 http://www.jst.go.jp/kisoken/crest/research/s-houkoku/13_01.pdf

図 2.2-2 低温改質の概念図
高温改質においても幾つか方法が考えられるが、本事業においてはプラズマ改質と酸素・水蒸気改質の2つの方法を検討し、その性能を確認した。それぞれの改質方法の概要を表2.2-2に示す。本事業では、プラズマ改質を使ったガス化改質試験をフランスの実証設備で、酸素・水蒸気ガス化改質方式については、神鋼環境ソリューション技術研究所のガス化試験設備を活用して実施した。詳細は後述する。

表 2.2-2 各改質方法の概要

改質方法	プラズマ改質	酸素・水蒸気改質
原理	・発電した電力でプラズマを発生させ改質炉の温度を上げる。	・酸素ガスによる燃焼熱で改質炉の温度を上げる。
メリット	・燃焼熱によらずプラズマの熱で温度を上げるため、ガス発熱量の低下が抑制される。	・酸素と水蒸気のバランスを変えてガスの発熱量を調整できる。
・水蒸気によるチャーの改質も期待できる。
デメリット	・発電した電力を使用する。	・酸素および水蒸気を発生するためにエネルギーを使う。

### 2.3 ガスエンジンの要求事項

本事業においては、前記のとおりガスエンジンを発電機として活用することを前提としている。欧州のガスエンジンメーカにおいて、廃棄物や木質バイオマス等から得られた比較的発熱量の低いガスを燃料にしたガスエンジンの開発および実用化が進められているため、今回の実証事業を進めるにあたり、欧州のガスエンジンメーカ数社から得られた情報をもとに、ガス化改質の性能やガス処理の目標設定を行った。ガス発熱量としては4.6MJ/m³N以上（かつ水素濃度40vol%以下）を目標値とし、それを満足するための改質方法およびガス処理プロセスを選定することとした。
## 第 3 章 試験內容

### 3.1 ガス化改質プロセスの最適化

#### 3.1.1 概要

ガス化改質プロセスの最適化のために、本事業では下記の内容を実施した。

## ① ガス化炉の効率アップ

当社ではフランスの企業と共同でガス化改質プロセスの研究開発を2012年から実施してきた。本事業では、ガス化炉のガス化効率を改善するために、従来はフリーボードに供給していた燃焼空気の替わりに、砂層上部に向かって燃焼空気を吹き込むOFA空気を新たに設置してガス化効率が向上できるのかを確認するために試験を実施した。

## ② プラズマ改質

フランスの実証設備において、空気ガス化とプラズマ改質の組合せによるガスエンジン発電の適用性について検証した。

## ③ 酸素・水蒸気改質

神鋼環境ソリューション技術研究所のガス化試験設備において、酸素・水蒸気および空気を組合せたガス化改質によるガスエンジン発電の適用性について検証した。

#### 3.1.2 実証施設の概要と試験に用いたごみの特性

##### 3.1.2.1 フランス実証設備

## （1） 設備概要

実証試験には、フランスのアキテーヌ地域圏ランド県のモルセンクスにある当社実証設備を使用した。設備の所在地を図3.1.2.1-1に、外観を写真3.1.2.1-1に示す。

図 3.1.2.1-1 実証設備の所在地

写真 3.1.2.1-1 実証設備の外観
実証設備のプロセスフローを図 3.1.2.1-2 に、設備の概要を表 3.1.2.1-1 に示す。設備は、前処理された試料を重機で供給し、ガス化改質するものである。ガス処理としてはバグフィルタが設置されており、そこで灰や生成されたすすなどを除去後、SYNGAS を燃焼処理する方式となっている。試験用の試料としては木質チップおよびRDF（木質、紙プラのフラフ混入）を対象とした。RDFは、収集した廃棄物をパートナーであるフランス企業が保有する破砕分別施設で前処理して製造されたものである。

図 3.1.2.1-2 実証設備プロセスフロー図

表3.1.2.1-1 実証設備の概要

定格能力	800kg/hr
対象物	・木質チップ
・RDF
ガス化方式	流動床式ガス化炉
改質方式	空気プラズマ方式
ガス冷却方式	間接熱交換方式
ガス処理方式	バグフィルタ
## （2） 試験に用いたごみの特性

フランスで流通している木質チップ、および RDF を使って試験を実施した。RDF は、木質系廃棄物や紙及びプラごみを前処理したものを使用した。前処理は、破砕、磁選、非鉄選別、風力選別により行われている。

今回の試験で使用したごみの組成および外観を表 3.1.2.1-2 に示す。

表3.1.2.1-2 木質チップ、RDF分析結果

木質チップ	RDF
三成分	可燃分 wet%	75.4～85.5	64.9～90.1
水分 wet%	14.3～24.1	5.2～6.4
灰分 wet%	0.2～0.5	3.5～29.9
元素組成	C dry%	50.8～53.9	38.9～44.2
H dry%	5.7～7.1	5.5～6.1
N dry%	0.04～0.3 未満	1.5～2.5
S mg/kg dry	72～822	1,376～7,500
Cl mg/kg dry	74～1,109	2,183～13,100
O dry%	37.9～43.0	21.6～42.6
低位発熱量	MJ/kg wet base	13.0～16.1	16.3～17.0
kcal/kg wet base	3,100～3,850	3,900～4,060
物理組成	紙 wet%	-	8.5～14.5
プラスチッ 灰%	-	5.3～9.0
木灰%	-	77.3～81.5
金属灰%	-	0.1 未満～2.2
不燃物灰%	-	0.1 未満～0.5

※木質チップの分析値は平成24年度当社過去分析値を含む
##### 3.1.2.2 酸素・水蒸気ガス化改質設備

## （1） 設備概要

当社研究所（兵庫県神戸市西区）のガス化試験設備に改質炉を増設し試験を実施した。設備の外観を写真3.1.2.2-1に、設備フローを図3.1.2.2-1に示す。ガス化炉および改質炉に空気、酸素、水蒸気を供給可能な構造となっている。ガス化剤である空気、酸素、水蒸気の供給は、酸素と不活性ガス（窒素および水蒸気）の構成比率を一定として、①100%空気によるガス化改質、②空気と酸素・水蒸気を50%：50%（体積比）供給によるガス化改質、③酸素・水蒸気のみによるガス化改質、の3条件の試験を行った（図3.1.2.2-2）。空気でガス化すると空気に含まれる窒素によりガスの発熱量は低下する。酸素・水蒸気でガス化すると、SYNGAS中の窒素を減らせることからSYNGASの発熱量を高く維持でき、ガスエンジンへの適用性が高まる。

写真 3.1.2.2-1 設備外観
図 3.1.2.2-1 設備フロー図

図 3.1.2.2-2 空気ガス化と酸素・水蒸気ガス化におけるガス化剤の比較

*酸素・水蒸気 100%の条件においては酸素濃度の割合を変えた試験を実施
## (2) 試験に用いたごみの特性

本試験においては、試験設備の設置場所からくる制約上、実ごみを使用しての試験が実施できなかった。そのため、実ごみの発熱量や組成を踏まえて模擬ごみを作成し、試験を実施するものとした。

模擬ごみの発熱量および組成は、フランスで使用した RDF、当社保有の RDF やバイオマス系廃棄物の発熱量や分析値を参考に決定した。各ごみの発熱量比較結果を図 3.1.2.2-3 に示す。これらの低位発熱量は、概ね 4,000～5,000 kcal/kg の範囲にある。

今回の試験に使用した模擬ごみの組成を表3.1.2.2-1に示す。低位発熱量は実ごみの範囲内である4,400kcal/kgであり、本試験で得られた結果は、実ごみでのガス化改質プロセスの検討にも十分活用できると考えている。

図 3.1.2.2-3 実ごみと今回試験で使用した模擬ごみの発熱量の比較
表 3.1.2.2-1 使用した模擬ごみの組成

名称	模擬ごみ
三成分	可燃分 wet%	94.4
水分 wet%	5.0
灰分 wet%	0.6
元素組成	C dry%	52.4
H dry%	6.2
N dry%	0.2
S dry%	0.1
Cl dry%	0.0
O dry%	40.7
低位発熱量	MJ/kg wet base	18
kcal/kg wet base	4,400
#### 3.1.3 ガス化炉の効率アップ

平成 25 年度にフランスの実証設備において、流動床炉で効率よくガス化するために、通常フリーボード部に供給していた燃焼空気を砂層直上に供給する「OFA(Over-Fire Air)吹込み装置」を追加設置し、ガス化が促進されることを確認した。また、現象の理解のために、ガス化空気全量を砂層流動空気から供給し、空気供給場所がガス化効率に与える影響についての確認試験も併せて実施した。

##### 3.1.3.1 OFA 概要

これまでフリーボード部に供給していた燃焼空気の位置をより砂層（通常珪砂を使用）に近づけた。概要を図3.1.3.1-1に示す。目的は、砂上面に浮遊するチャー（固体炭素分）と空気との反応効率を上げ、ガス化効率を上げることにある。今回の試験では、木質チップとRDFの2種類の試料に対して、ガス分析をガス化炉出口部で実施し、その効果を検証した。

ガス化炉出口ガスの低位発熱量（以下 LHV）は、測定した CO、 $ H_{2} $ 、 $ CH_{4} $ 、 $ C_{2}H_{4} $ 、 $ C_{2}H_{6} $ の濃度およびそれらの低位発熱量 $ ^{1} $ より計算した。タール（分析時に凝縮した成分、ベンゼン、トルエンを含む）濃度はガスサンプリングによる分析結果 $ ^{2} $ を引用、チャー濃度はガス化炉出口での等速吸引によるダストサンプリングが難しかったため、バランス計算から求めた値を使用している。
図 3.1.3.1-1 OFA 概要
##### 3.1.3.2 木質チップガス化試験結果

木質チップを試料に OFA 供給の効果を確認した。表 3.1.3.2-1 に運転条件および得られた結果を示す。また、ガス化炉出口ガスの LHV、タールおよび濃度の比較を図 3.1.3.2-1 に、炭素分の配分比率を図 3.1.3.2-2 に示す。これらの結果から、OFA の供給により、チャー（固体炭素）がガスおよびタールに転換したことが確認された。

表 3.1.3.2-1 運転条件およびガス分析結果

条件	フリーボード空気供給	OFA供給
試料	木質チップ発熱量	MJ/kg(wet base)	13.8
木質チップ供給量	kg/h	700
空気比	砂層部	-	0.26
ガス化炉全体	-	0.30
温度	砂層部	℃	750
フリーボード部	℃	875
ガス化炉出口	℃	859
ガス化炉出口ガス組成	ガス	CO	dry%	12.3
H2	dry%	6.3
CH4	dry%	3.8
C2H4	dry%	0.9
C2H6	dry%	0.0
LHV	MJ/m3N-dry	4.1
タール	g/m3N-dry	15.7
チャー	g/m3N-dry	83.5
図 3.1.3.2-1 フリーボード空気および OFA の効果比較（木質チップ）

図 3.1.3.2-2 炭素配分比率（木質チップ）

次に、空気供給場所の影響を理解するため、空気を全量砂層流動空気として供給する試験を実施した。ただし、空気を全量砂層流動空気から供給すると、砂層温度が800℃以上の高温となり、通常使用している珪砂が焼結する可能性があったため、今回の試験では高温時でも焼結しにくいオリビン砂を用いた $ ^{3)} $ 。使用したオリビン砂はSIBELCO社製VANGuARD（主成分：MgO 49%、SiO_{2} 42%、Fe_{2}O_{3} 7%）である。粒度は珪砂との密度の差を勘案し、珪砂使用時と同等の流動状態となるように選定した。

木質チップを試料に、ガス化空気を流動空気＋OFA、もしくは全量流動空気で供給し、効果を確認した。運転条件および得られた結果を表3.1.3.2-2に、ガスLHV、チャーおよび
タール濃度の結果を図 3.1.3.2-3 に、また、この条件における炭素分の配分比率を図 3.1.3.2-4 に示す。

空気供給場所を「流動空気＋OFA」から全量流動空気とすることで、砂層温度が上昇し、フリーボード部およびガス化炉出口部の温度が低下した。また、タール濃度の上昇とチャー濃度の低下が確認できた（図3.1.3.2-3）。

これらより、ガス化反応の促進のためには、空気供給位置を砂層近傍もしくは砂層部とすること、および砂層を高温化すること（チャー等のガス化反応速度上昇）の2点が重要であると考えられる。

なお、全量流動空気を用いた運転時でも、オリビン砂は良好な流動状態を維持していた。

表 3.1.3.2-2 運転条件およびガス分析結果

条件	オリビン流動+OFA	オリビン流動のみ
試料	木質チップ発熱量	MJ/kg (wet base)	15.9
木質チップ供給量	kg/h	700
空気比	砂層部	-	0.19
ガス化炉全体	-	0.26
温度	砂層部	℃	771
フリーボード部	℃	875
ガス化炉出口	℃	855
ガス化炉出口ガス組成	ガス	CO	dry%	15.6
H2	dry%	8.4
CH4	dry%	4.4
C2H4	dry%	1.0
C2H6	dry%	0.0
LHV	MJ/m3N-dry	5.1
タール	g/m3N-dry	25.6
チャー	g/m3N-dry	53.7
図 3.1.3.2-3 空気供給箇所の効果比較

図 3.1.3.2-4 炭素配分比率（木質チップ）
##### 3.1.3.3 RDF ガス化試験結果

木質チップと同様に、空気の供給位置を変更して OFA の効果を検証した。試験条件および得られた結果を表 3.1.3.3-1 に、ガス LHV、チャーおよびタール濃度の結果を図 3.1.3.3-1 に、また、この条件における炭素分の配分比率を図 3.1.3.3-2 に示す。

木質チップの時と同様に、OFA 供給によりチャー（固体炭素）が減少し、ガス LHV およびタール濃度が増加しており（図 3.1.3.3-1）、ガス化反応が進んだことが確認された。

表3.1.3.3-1 運転条件およびガス分析結果

条件	フリーボード空気供給	OFA供給
試料	RDF 発熱量	MJ/kg (wet base)	16.5
RDF 供給量	kg/h	700
空気比	砂層部	-	0.22
ガス化炉全体	-	0.27
温度	砂層部	℃	768
フリーボード部	℃	914
ガス化炉出口	℃	896
ガス化炉出口ガス組成	ガス	CO	dry%	10.8
H2	dry%	9.7
CH4	dry%	4.3
C2H4	dry%	1.2
C2H6	dry%	0.1
LHV	MJ/m³N-dry	4.7
タール	g/m³N-dry	24.7
チャー	g/m³N-dry	96.9
図 3.1.3.3-1 フリーボード空気および OFA の効果比較（RDF）

図 3.1.3.3-2 炭素配分比率（RDF）

一方で、試料に RDF を用いた場合は、RDF 中に含まれる砂礫や不燃物等のために、砂層中のオリビン砂濃度を適切に維持することが困難であった。RDF 処理時の流動空気圧力と RDF 累積処理量を図 3.1.3.3-3 に示す。数時間での RDF 処理で流動空気圧力が上昇した。流動空気圧力の上昇は、もともとガス化炉内にあるオリビン砂に加え、RDF 中の不燃物に由来する珪砂等が炉内に堆積していることを示す。
すなわち、RDF 処理の場合は、砂層中のオリビン砂の純度が保てない可能性が高く、オリビン砂の使用を前提とした砂層の高温化は難しい。よって珪砂を用いて、フリーボード空気よりも砂層近傍に空気が供給できる OFA を活用するのが望ましいと考えられる。

図 3.1.3.3-3 RDF 処理時の流動空気圧力の推移

##### 3.1.3.4 まとめ

ガス化炉フリーボード部に供給していた燃焼空気を砂層直上のOFAとすることで、チャー（固体炭素）が減少し、ガスLHVおよびタール濃度が増加した。OFAを全量流動空気に供給して砂層を高温化すると、さらにチャー濃度の減少、ガスLHVおよびタール濃度が増加した。

➢ ガス化効率の改善のためには、空気供給位置を砂層近傍もしくは砂層部とすること、砂層を高温化することの2点が重要である。

木質チップのような灰分が少ない廃棄物を対象とする場合は、焼結しにくいオリビン砂を用いて全量流動空気によるガス化が望ましいと考えられる。

RDF のように、砂層中に堆積するような灰分を多く含む廃棄物を対象とする場合には、砂層中のオリビン砂の純度を保つことが難しいため、通常の硅砂を用いて OFA を活用するのが望ましいと考えられる。
#### 3.1.4 ガスの改質

ガス化炉で生成されるガス中にはタールやチャーが含まれている。これらをガス化させるために「プラズマによる改質」と「酸素+水蒸気による改質」の2通りの改質方式で試験を行った。まずは、ガスエンジン発電に適用可能かどうかを評価するために、生成ガスの発熱量での評価を行った。

ガス化改質により生成した SYNGAS によるガスエンジンでの発電が目的であるため、試験結果について SYNGAS の発熱量に加え SYNGAS 中のタール濃度、チャー濃度および冷ガス効率についても評価した。

また、SYNGAS の発熱量に対して、欧州のガスエンジンメーカと実証試験結果をもとにした技術検討を継続して実施してきた。当初、 $ 4MJ/m^{3}N $ を目標値としていたが、継続した技術検討の結果、 $ 4MJ/m^{3}N $ あればガスエンジンは稼働するが発電効率等の性能保証等ができるレベルでないことがわかり、SYNGAS 発熱量の目標値を $ 4.6MJ/m^{3}N $ と改めた。

表 3.1.4-1 SYNGAS 発熱量とガスエンジン動作状況

SYNGAS 発熱量	ガスエンジン動作状況
4.6MJ/m³N以上	保証範囲
3.5～4.6MJ/m³N	発電効率など保証範囲外
3.5MJ/m³N以下	稼働しない

##### 3.1.4.1 SYNGAS 発熱量

ガス分析で得られた SYNGAS 組成および各成分の発熱量 $ ^{1)} $ から、単位流量当たりの発熱量を算出した。

## ① 空気ガス化プラズマ改質試験

空気ガス化＋プラズマ改質により得られた SYNGAS の発熱量の結果を図 3.1.4.1-1 に示す。ここで運転酸素比とは原料の完全燃焼に必要な酸素量に対して、どの程度の比率の酸素を供給したかを示す指標であり、ガス化剤に空気を使用した場合では空気比と同義である。

本結果より、運転酸素比を低くすることで SYNGAS 発熱量は増加することが確認できた。しかしながら、ガス化剤に空気のみを用いた運転では、ガスエンジンの要求下限値である $ 4.6MJ/m^{3}N $ 以上の発熱量を得ることが難しいことが分かった。
図 3.1.4.1-1 運転酸素比と SYNGAS 発熱量（空気ガス化＋プラズマ改質）

## ② 酸素・水蒸気、空気による流動ガス化改質試験

そこで、SYNGAS の発熱量を高めることを目的に、酸素/水蒸気を用いたガス化改質を実施した。なお、今回の試験においては、3.1.3 項で効果が確認された OFA によるガス化を実施している。

結果を図 3.1.4.1-2 に示す。ガス化剤に酸素と水蒸気を使用して SYNGAS の窒素濃度を低下させることで、SYNGAS の発熱量を向上させることが可能であることが確認された。

しかし酸素と水蒸気の製造にはコストがかかるため、できる限りガス化剤に空気を使用し、補助的に水蒸気と酸素を使用することが望ましい。今回の試験より、ガス化剤中の空気の割合を50%程度にすることでガスエンジンの要求下限値を満たすことが可能であるこ

図 3.1.4.1-2 運転酸素比と SYNGAS 発熱量（酸素・水蒸気、空気ガス化改質）
次に、酸素・水蒸気と空気を用いたガス化改質における SYNGAS 組成を図 3.1.4.1-3（ $ H_{2} $ 濃度）、図 3.1.4.1-4（CO 濃度）、図 3.1.4.1-5（ $ CH_{4} $ 濃度）に示す。 $ H_{2} $ ：CO は空気のみのガス化の場合はともに 10～15% 程度とほぼ 1:1 であるが、酸素・水蒸気ガス化の場合は $ H_{2} $ が 20～30% となったのに対し、CO は 15～20% 程度と、 $ H_{2} $ のほうがやや多くなり、 $ CH_{4} $ は酸素比が高くなると濃度が低下する傾向が確認された。また、いずれの条件においても、 $ H_{2} $ 濃度は 40vol% 以下であり、ガスエンジンの要求値を満たすことがわかった。

図 3.1.4.1-3 H_{2} 濃度（酸素・水蒸気、空気ガス化改質）

図 3.1.4.1-4 CO 濃度（酸素・水蒸気、空気ガス化改質）
図 3.1.4.1-5 CH_{4} 濃度（酸素・水蒸気、空気ガス化改質）