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ごみ焼却施設維持管理実態全国調査結果

(財)日本環境衛生センター,平成16年5月

INDEX

1.調査の目的

平成14年12月のダイオキシン類排出規制の施行に向けて、全国数百の都市ごみ焼却施設でダイオキシン類排出削減工事(排ガス高度処理施設整備事業)が行われた。このダイオキシン類削減工事は、日本のダイオキシン類排出総量の削減に大きく寄与したものと考えられる。環境省の排出量推計によると、平成14年の排出総量は平成9年から概ね88%の減少となっている。しかしながら、改造後の維持管理に当たっては、いっそうの燃焼安定化、低温腐食への対処等、従来とは異なった視点からの維持管理が必要である。

また、新設のガス化溶融施設や灰溶融炉付焼却施設については、建設後の稼働年数の少ない施設が多く、客観的維持管理データが集約されていないのが現状である。

このような状況のもと、(財)日本環境衛生センターでは、ダイオキシン対策後の施設及び新設焼却施設の維持管理実態の把握を目的としてアンケート調査を実施した。

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2.アンケート調査の方法

(1)調査対象施設

ダイオキシン類削減工事は表-1に示すとおり、平成7年度から平成12年度にかけて436施設について排ガス高度処理施設整備事業国庫補助が採択されているが、今回の調査ではこの内、平成13年度から平成14年度の間に工事を完了した施設(282施設)を調査対象施設とした(表-3)。また、表-2に示すとおり、平成7年度から平成12年度に全国で253施設について新設ごみ焼却施設の国庫補助が採択されているが、今回の調査ではこの内、平成12年度から平成14年度の間に工事を完了した施設(102施設)を調査対象施設とした(表-3)。

表-1 排ガス高度処理施設整備事業の国庫補助採択件数
新規採択年度 H7年度 H8年度 H9年度 H10年度 H11年度 H12年度 合計
件数 19 12 47 84 103 171 436
表-2 新設ごみ焼却施設の国庫補助採択件数
新規採択年度 H7年度 H8年度 H9年度 H10年度 H11年度 H12年度 合計
件数 59 41 51 16 26 60 253
<環境省資料>
表-3 調査対象施設
調査 調査対象施設 施設数
ダイオキシン類削減
工事実施施設調査
平成13年度から平成14年度に工事を完了した
施設
282
新設施設調査 平成12年度から平成14年度に竣工した施設 99

(2)調査内容

アンケートは、表-4に示す内容について調査を行った。

表-4 調査内容
調査 調査内容
ダイオキシン類削減工事実施施設調査
  • 工事範囲(対策箇所)
  • 性能(排ガス中のCO濃度、ダイオキシン類濃度、飛灰中のダイオキシン類濃度等ダイオキシン)
  • 用役使用量の実績(電力使用量、重油使用量、薬品使用量)
  • 稼動後の課題(トラブル状況)
新設施設調査
  • 施設運営(運営形態、運転人員)
  • 性能(排ガス中のダイオキシン濃度、飛灰中のダイオキシン濃度等)
  • 用役収支(電力使用量、重油使用量等)
  • 稼動後の課題(トラブル状況)

(3)集計解析方法

本調査の集計解析にあたっては以下のように行った。

  1. 各調査項目について施設毎のデータを1本にするために、複数炉のデータは平均しその値をその施設のデータとした。例えば、1号炉が2.5ppm、2号炉が4.0ppm、3号炉が10ppmの場合にはその施設のデータは3データの平均の5.5ppmとした。
  2. ごみ焼却量1トン当たりの用役収支を求めるために、ごみ焼却量集計期間と用役収支集計期間が異なる場合には、按分により調整した。
  3. 用役使用量の活性炭噴霧量等の平均値は、使用している施設の実績値の平均とした。全く使用していない施設がある項目の使用量の平均値は、使用している施設の平均値とした。
  4. 回答がない場合は不明とした。
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第1編 ダイオキシン類削減工事実施施設の調査結果

1.アンケート回収結果

アンケートの回収結果は、表1-1のとおり、全体の回収率は66.3%であった。

回答施設の施設種別は、全連ストーカ(ボイラ付き)、全連ストーカ(水噴霧)、准連ストーカ及び機械化バッチストーカが40施設前後で多く、准連流動は20施設、全連流動(ボイラ)と全連流動(水噴霧)は少ない。なお、機械化バッチ流動は該当施設がないため、配布していない。

表1-1 アンケート回収結果
表1-1
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2.対策工事メーカ

対策工事を既存施設のプラントメーカが請け負った割合は、表1-2に示すとおりである。全体では84%の施設で既存のメーカが改造工事を実施している。

表1-2 対策工事メーカ
表1-2
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3.対策箇所

回答のあった施設の対策箇所(複数回答)を燃焼設備、ガス冷却設備、排ガス処理設備毎にまとめると、図1-1~1-3及び以下のとおりである。

燃焼設備の対策箇所は、最も多いのが二次送風機の設置で全回答施設(187施設)中、105施設で実施、続いて燃焼制御方式改善(89施設で実施)、空気ノズル改善(81施設で実施)となっている。その他は給じん装置の改善、火格子の改善等である。

ガス冷却設備の対策箇所は、最も多いのが減温搭の設置で全回答施設(187施設)中、103施設で実施、続いて噴霧ノズル改善(89施設で実施)、既存ガス冷却室の容積増(75施設で実施)となっている。その他は空気予熱器の改善等である。

排ガス処理設備の対策箇所は、最も多いのが電気集塵機のバグフィルタへの変換で全回答施設(187施設)中152施設で実施、続いて活性炭噴霧装置の設置(125施設で実施)、触媒反応搭(23施設で実施)となっている。その他はCO計の設置等である。

図1-1
図1-1 燃焼設備の改造箇所
図1-2
図1-2 ガス冷却設備の改造箇所
図1-3
図1-3 排ガス処理設備の改造箇所
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4.ダイオキシン類等削減効果

(1)対策によるCO濃度の削減効果

対策前後のCO濃度を濃度範囲の施設数でみると、表1-3、表1-4及び図1-4のとおりである。全施設ベースで「廃棄物処理法の維持管理基準値(100ppm:1時間移動平均)」を超える割合は、対策前が150施設中(不明分を除く)31施設(20.7%)であったが、対策後は大半の施設(不明分を除く)が同上の基準値以下である。

また、対策によるCO濃度の削減効果を施設種別毎に図示すると、図1-5に示すとおりである。大半の施設が1/1の補助線(太線)と1/10の補助線(細線)の間に入っている。つまり、削減率は1/10までの施設が多い。

表1-3 対策前の排ガス中のCO濃度(濃度範囲別施設数)
表1-3
表1-4 対策後の排ガス中のCO濃度(濃度範囲別施設数)
表1-4 図1-4

図1-4 対策前後でのCO濃度削減効果(濃度範囲別施設数:全施設ベース)

図1-5-1

図1-5-2

図1-5-3

図1-5-4

図1-5-5

図1-5-6

図1-5-7

図1-5 施設種別毎の対策前後でのCO濃度削減効果

(2)対策による排ガス中のダイオキシン類削減効果

対策前後の排ガス中のダイオキシン類濃度を濃度範囲の施設数でみると、表1-5、表1-6及び図1-6のとおりである。全施設ベースで「1ng-TEQ/m3N」未満の施設数は、対策前が166施設中(不明分を除く)27施設(16.3%)、対策後が164施設中(不明分を除く)156施設(95.1%)となっている。また、「5ng-TEQ/m3N」を超える割合は、対策前が166施設中(不明分を除く)86施設(51.8%)、対策後は全ての施設で「5ng-TEQ/m3N」未満である。

また、対策による排ガス中のダイオキシン類濃度の削減効果を施設種別毎に図示すると、図1-7に示すとおりである。各施設種別とも1/1の補助線(太線)と1/100の補助線(細線)の間に入る施設数と1/100の補助線の下に入る施設数がほぼ同数である。つまり、各施設種別とも削減率が1/100までの施設数と削減率が1/100より大きい施設数がほぼ同数である。

表1-5 対策前の排ガス中のダイオキシン類濃度(濃度範囲別施設数)
表1-5
表1-6 対策後の排ガス中のダイオキシン類濃度(濃度範囲別施設数)
表1-6 図1-6
図1-6 対策前後での排ガス中のダイオキシン類濃度削減効果

図1-7-1

図1-7 施設種別毎の対策前後での排ガス中のダイオキシン類濃度削減効果

(3)対策による飛灰中のダイオキシン類削減効果

対策前後の飛灰中のダイオキシン類濃度を濃度範囲の施設数でみると、表1-7、表1-8及び図1-8のとおりである。全施設ベースでダイオキシン類特別措置法の基準値(3ng-TEQ/g)を超える割合は、対策前が146施設中(不明分を除く)105施設(71.9%)、対策後が164施設中(不明分を除く)42施設(25.6%)となっている。

また、対策による飛灰中のダイオキシン類濃度の削減効果を施設種別毎に図示すると、図1-9に示すとおりである。各施設種別とも大半の施設が1/1の補助線(太線)と1/100の補助線(細線)の間に入っている。つまり、各施設種別とも大半の施設の削減率が1/100までであるといえる。排ガス中のダイオキシン類に比べ削減率は小さい。排ガス中のダイオキシン類が排ガスの低温化及び活性炭吸着によりバグフィルタで捕集され飛灰に移行する結果、飛灰中のダイオキシン類の削減は排ガス中の濃度の削減には及ばない。

表1-7 対策前の飛灰中のダイオキシン類濃度(濃度範囲別施設数)
表1-7
表1-8 対策後の飛灰中のダイオキシン類濃度(濃度範囲別施設数)
表1-8
図1-8 対策前後での飛灰中のダイオキシン類濃度

図1-9-1

図1-9-2

図1-9-3

図1-9-4

図1-9-5

図1-9-6

図1-9-7

図1-9 施設種別毎の対策前後での飛灰中のダイオキシン類濃度削減効果

(4)対策後のCO濃度とダイオキシン類濃度の相関について

対策後のCO濃度、排ガス中のダイオキシン類濃度及び飛灰中のダイオキシン類濃度のそれぞれの相関について図示すると、図-10~図-12に示すとおりである。

CO濃度(4時間平均値)と飛灰中のダイオキシン類の相関については、CO濃度が高くなると飛灰中のダイオキシン類濃度も高くなる傾向が認められるが、その他については認められない。

図1-10
図1-10 CO濃度と排ガス中のダイオキシン類濃度の相関
図1-11
図1-11 CO濃度と飛灰中のダイオキシン類濃度の相関
図1-12
図1-12 排ガス中のダイオキシン類濃度と飛灰中のダイオキシン類濃度の相関
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5.用役使用量

(1)対策前後のごみ1t当たりの電力使用量

対策前後のごみ1t当たり電力使用量の平均値を全施設と施設種別毎にまとめると、表1-9及び表1-10のとおりである。全施設種別の平均は、対策前が109kWh/t、対策後が149kWh/tである。各施設種別とも対策後で増加しており、その増加率は図1-13に示すとおりである。ボイラ施設の増加率は比較的小さいが、水噴霧施設では30~50%増加している。

表1-9 対策前のごみ1t当たりの電力使用量(使用量範囲別施設数と平均値)
表1-9
表1-10 対策後のごみ1t当たりの電力使用量(使用量範囲別施設数と平均値)
表1-10 図1-13
図1-13 対策前後での電力使用量の増加率(増加率%=対策後/対策前×100)

(2)対策後のごみ1t当たりの用水使用量

対策後のごみ1t当たりの用水使用量を範囲別施設数でみると、表1-11のとおりである。範囲別では1.80~3.00m3/t未満の施設数が多い。平均値についてみると、最も多いのは全連ストーカ(水噴霧)で2.34m3/tである。全施設種別の平均は1.82m3/tである。また、ボイラ施設と水噴霧施設に分類して使用量の濃度範囲別施設数を図示すると図1-14に示すとおり、ボイラ施設では0.6~1.00m3/t未満の施設が最も多く、水噴霧施設では2.20~3.00m3/t未満の施設が最も多い。

表1-11 対策後のごみ1t当たりの用水使用量(範囲別施設数:施設別)
表1-11 図1-14
図1-14 ボイラ施設と水噴霧施設の用水使用量(範囲別施設数:全施設)

(3)対策後のごみ1t当たりの助燃油使用量

対策後のごみ1t当たりの助燃油使用量を範囲別施設数でみると、表1-12のとおりである。平均値についてみると、最も多いのは機バで12.5L/tである。全施設種別の平均は4.41L/tである。また、連続炉と間欠炉に分類して使用量の濃度範囲別施設数を図示すると図1-15に示すとおり、連続炉では3.0L/t未満が大半であり、間欠炉では分布巾が広く、15L/t以上の施設が11施設(内、9施設が機械化バッチストーカ)となっている。

表1-12 対策後のごみ1t当たりの助燃油使用量(範囲別施設数:施設別)
表1-12 図1-15
図1-15 連続炉と間欠炉の助燃油使用量の範囲別施設数(範囲別施設数:全施設)

(4)対策後のごみ1t当たりの消石灰使用量

対策後のごみ1t当たりの消石灰使用量を範囲別施設数でみると、表1-13及び図1-16のとおりである。全施設種別の平均は7.10kg/tであり、12kg/t未満の施設が大半である。なお、全施設ベースで11施設(0.6%)が不使用である。

表1-13 対策後のごみ1t当たりの消石灰使用量(範囲別施設数:施設種別)
表1-13 図1-16
図1-16 対策後のごみ1t当たりの消石灰使用量(範囲別施設数:全施設)

(5)対策後のごみ1t当たりの活性炭使用量

対策後のごみ1t当たりの活性炭使用量を範囲別施設数でみると、表1-14及び図1-17のとおりである。全施設種別の平均は0.965kg/tであり、1.8kg/t未満の施設が大半である。全施設ベースで45施設(24%)が不使用である。

表1-14 対策後のごみ1t当たりの活性炭使用量(範囲別施設数:施設種別)
表1-14 図1-17
図1-17 対策後のごみ1t当たりの活性炭使用量(範囲別施設数:全施設)

(6)対策後のごみ1t当たりのキレート使用量

対策後のごみ1t当たりのキレート使用量を範囲別施設数でみると、表1-15及び図1-18のとおりである。0.2~1.4kg/t未満の施設が大半である。なお、全施設ベースで26施設(13.9%)が不使用である。

表1-15 対策後のごみ1t当たりのキレート使用量(範囲別施設数)
表1-15 図1-18
図1-18 対策後のごみ1t当たりのキレート使用量(範囲別施設数:全施設)
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6.トラブル状況

施設のトラブルについて、回答のあった施設数を施設の種類別にまとめると、表1-16及び図1-19のとおりである。複数のトラブルをもつ施設は施設数を複数でカウントしている。これによると、最も多いトラブルは、ダスト付着によるトラブルで48施設(回答187施設に対して25.7%)、続いて低温腐食が20施設(同10.7%)、処理機能に関する問題が発生した施設は14施設(同7.5%)と続いている。

このようにダストによるトラブルが多く回答されている。4施設に1施設が回答しており、特に、全連ストーカ、准連ストーカ、機バストーカで多い。

表1-16 トラブルの種類と発生施設数(施設種別毎)
表1-16 表1-19
図1-19 トラブルの種類と発生施設数(全施設ベース)
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7.まとめ

排ガス高度処理施設整備事業を行った施設(平成13年度及び平成14年度に工事を完了した施設)に対して全国一斉調査を行い、187施設から回答を得た。この結果をまとめると、以下のとおりである。

  1. 対策後の排ガス中のCO濃度(4時間移動平均濃度)は、大半の施設において100ppm以下であった。対策による削減率は、大半の施設において1/1~1/10の範囲内にある。
  2. 対策後の排ガス中のダイオキシン類濃度は、大半の施設(回答施設の95%)において1ng-TEQ/m3N以下であった。また、5ng-TEQ/m3Nを超える施設はゼロであった。対策による削減率は、大半の施設において1/100を中心とする範囲内にある。
  3. 対策後の飛灰中のダイオキシン類濃度は、43施設(回答施設の26%)において3ng-TEQ/g超えている。 対策による削減率は、大半の施設において1/1~1/100の範囲内にある。対策により削減効果はみられるが、その削減率は排ガス中のダイオキシン類の削減効果には及ばない。
  4. 対策後のごみ1t当たりの電力使用量は、全施設種別の平均で149kWh/tである。対策により電力使用量が増加している。ボイラ施設では増加率は小さいが、水噴霧施設では30~50%増加している。
  5. 対策後のごみ1t当たりの用水使用量は、全施設種別の平均で1.82m3/tである。ボイラ施設では0.60~1.00m3/t、水噴霧施設では2.20~3.00m3/tの使用量の施設が多い。
  6. 対策後のごみ1t当たりの助燃油使用量は、全施設種別の平均で4.41L/tである。連続炉では3.0L/t未満が大半であり、機械化バッチ炉を除く間欠炉では1.0~3.0L/t未満の使用量の施設が多い。機械化バッチ炉では大半の施設が15L/t以上である。
  7. 対策後のごみ1t当たりの消石灰使用量は、全施設種別の平均で7.10kg/tである。大半の施設が12kg/t未満の使用量である。
  8. 対策後のごみ1t当たりの活性炭使用量は、全施設種別の平均で0.965kg/tである。大半の施設が1.8kg/t未満の使用量である。
  9. 対策後のごみ1t当たりのキレート使用量は、全施設種別の平均で1.02kg/tである。大半の施設が1.4kg/t未満の使用量である。
  10. 対策後のトラブルについては、ダスト付着によるトラブルが最も多く、続いて低温腐食、処理機能に関することの順となっている。

以上のとおり、ダイオキシン類削減対策後の施設ではその効果が顕著にみられている。しかし、その一方で設備の増設・増強による電力使用量の増加もみられる。また、排ガスの低温化に伴うトラブルも施設の課題としてあげられる。この点をふまえた施設の維持管理が今後重要になると思われる。

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第2編 新設焼却施設の維持管理状況調査結果

1.調査対象施設の概要

1)アンケート回収結果

平成12年度から平成14年度に竣工した新設ごみ処理施設(焼却施設及びガス化溶融施設の99施設)に対して全国一斉調査を行い、69施設から回答を得た。アンケートの全体の回収率は69.7%であった。(表2-1参照)

表2-1 アンケート回収結果
表2-1

2)施設の種類と規模

回答のあった施設の種類と規模は、表2-2及び図2-1のとおりである。なお、設問によっては回答がない項目もあるため、検討項目別の回答数とは異なるものもある。

  1. 連続炉と間欠炉を比較すると、連続炉が62施設(ガス化溶融炉34施設、焼却施設28施設)、間欠炉が7施設であり、連続炉が約9割を占めている。
  2. 処理方式別に見ると、ガス化溶融が34施設、焼却35施設であり、ほぼ同等な割合である。但し、最も多く採用されているのは、従来型の焼却ストーカ方式(32施設)であり、全方式の46%を占めている。
  3. ガス化溶融炉の施設規模は22~420t/日の範囲で平均160t/日で、最小と最大で20倍の違いがある。方式別の平均施設規模は、シャフト式140t/日、キルン式180t/日、流動床式170t/日で、図に示すようにいずれも100~200t/日の中規模施設が多い。
  4. 焼却炉の施設平均規模は76~810t/日の範囲で平均260t/日で、方式別の平均施設規模はストーカ式250t/日、流動床式320t/日と比較的大きな規模となっている。
  5. 間欠炉の施設平均規模は5~60t/日の範囲で平均30t/日である。
  6. 連続炉のガス化溶融方式と焼却方式の施設規模を比較すると、ガス化溶融方式平均160t/日、焼却方式平均260t/日で焼却はガス化の1.6倍の規模となっている。
表2-2 回答のあった施設の種
表2-2 図2-1
図2-1 処理方式別の施設規模

3)ガス冷却方式

施設のガス冷却方式を処理方式別にまとめると表2-3のとおりである。

  1. ガス化溶融、焼却(全連続)のガス冷却方式はボイラが多く、全体の82%を占めている。
  2. 焼却(間欠)では、全て水噴射式によるガス冷却方式を採用している。
表2-3 施設のガス冷却方式
表2-3

4)灰溶融炉の設置状況

焼却施設への灰溶融炉の設置状況等については、表2-4及び図2-2に示すとおりである。

  1. 焼却炉の全連続炉28施設に対する灰溶融炉の導入数は23施設で、82%を占めている。
  2. 溶融方式別に見ると、電気溶融が46%、燃料溶融が36%となっている。なお、18%の施設においては溶融炉を設置していない。
表2-4 灰溶融炉の設置状況
表2-4 図2-2
図2-2 灰溶融炉の溶融方式
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2.排ガス中のダイオキシン類濃度

回答のあった施設の集じん器入口実測ダイオキシン類濃度は、表2-5及び図2-3のとおりである。

ガス化溶融炉及びストーカ式焼却炉では、大部分の施設が5ng-TEQ/m3N以下となっている。

表2-5 集じん器入口ダイオキシン類濃度
表2-5 図2-3
図2-3 集じん器入口ダイオキシン濃度

2)集じん器出口ダイオキシン類濃度

回答のあった施設の集じん器出口実測ダイオキシン類濃度は、表2-6及び図2-4のとおりである。全ての施設で0.1ng-TEQ/m3N以下であり、各種類ともに0.02ng-TEQ/m3N未満の施設が多くなっている。

表2-6 集じん器出口ダイオキシン類濃度
表2-6
注)0.1ng-TEQ/m3Nは便宜上0.08~0.1ng-TEQ/m3Nの範囲に含めた。
図2-4
図2-4 集じん器出口ダイオキシン類濃度

3)除去率

集じん器入口及び出口の実測ダイオキシン類濃度について回答のあった施設のデータから集じん器入口・出口濃度から求めた除去率をまとめると図2-5のとおり、3施設を除いて99%以上である。

図2-5
図2-5 集じん器でのダイオキシン類除去率

4)集じん器出口ダイオキシン類濃度と一酸化炭素濃度

排ガス中の実測ダイオキシン類濃度(集じん器出口)及び一酸化炭素濃度(4時間平均)について回答のあった施設のデータから両者の関係をみると図2-6のとおりである

ダイオキシン類濃度が0.1 ng-TEQ/m3N以下の低い濃度では、一般にダイオキシン類と一酸化炭素の濃度に相関は認められないと言われているが、本調査でも明確な相関関係は認められない。

図2-6
図2-6 ダイオキシン類濃度と一酸化炭素濃度の関係
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3.残渣中のダイオキシン類濃度

1)飛灰中のダイオキシン類濃度

回答のあった施設の飛灰中の実測ダイオキシン類濃度については、表2-7及び図2-7のとおりである。施設の種類が同一でも、個別の施設で濃度に差がある。飛灰中のダイオキシン類濃度は1施設を除き、ダイオキシン類対策特別措置法の埋め立て基準値3ng-TEQ/gに適合し、全体的には0.1~0.5 ng-TEQ/gの結果が多い。なお、下記のデータは加熱脱塩素設備を設置している施設においては、処理後の数値である。

表2-7 飛灰中のダイオキシン類濃度
図2-7

2)スラグ中のダイオキシン類濃度

回答のあった溶融施設のスラグ中の実測ダイオキシン類濃度は、全て0.01ng-TEQ/g以下であった。

3)焼却灰中のダイオキシン類濃度

回答のあった施設のうち、焼却灰を排出する(溶融しない)施設における焼却灰中の実測ダイオキシン類濃度は、表2-8のとおり、全て0.1ng-TEQ/g未満である。

表2-8 焼却灰中のダイオキシン類濃度
表2-8
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4.運転管理体制

1)運転体制

施設の運営形態については、表2-9及び図2-8のとおりである。

  1. 施設の運営形態は、全体でみると直営が13%、委託(一部委託含む)が87%である。図2-9に示すとおり、約10年前は、運転管理は直営で行っていた割合が多く全体の約7割を占めていたが、近年は、管理経費の削減や設備内容の高度化等のために、運転管理は民間に委託するケースが増えている。
  2. 処理方式別に見ると、既存の技術である焼却方式の直営の割合は19%であるが、新技術であるガス化溶融炉の直営の割合は6%となっている。ガス化溶融炉の運転制御技術や維持管理内容には、従来方式と比較して専門技術を要する部分もあって、委託増加の一つの要因となっていると考えられる。
表2-9 運営形態
表2-9 図2-8
図2-8 運営形態
図2-9
図2-9 運転委託の状況(平成4~8年度の状況)1)
出典:1)財団法人日本環境衛生センター精密機能検査年次報告平成10年10月

2)運転人員

各施設の運転人員については、表2-10のとおりである。

  1. ガス化溶融は20~30人程度で規模による差は少ない。
  2. 焼却は施設規模・方式が5~800t/日と大きく異なっているが、規模が大きくなると連続運転対応シフトに加え、ボイラ、発電、溶融設備が追加されるため運転人員の変動が大きくなっている。
表2-10 各方式別の平均運転人員
表2-10
注)焼却の運転人員には、灰溶融炉の運転人員を含む。
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5.用役使用量

1)電気使用量と発電

(1)電気使用量の実績

ごみ1t当たり電気使用量について溶融機能を有する施設と、溶融機能なしの施設別にまとめると、表2-11~表2-12のとおりである。

  1. ボイラを有する溶融施設の電気使用量平均値を比較すると、ガス化溶融施設の内、一体型は359kWh/t、キルン式は362 kWh/t、流動床式322 kWh/tで、流動床の電気使用量は他方式より10%強少なくなっている。
  2. 同じく焼却+灰電気溶融では、ストーカ式が324 kWh/t、流動床が347 kWh/tである。
  3. 従って、溶融機能を有するいずれの方式の施設でも、ごみ1t当たり300~400kWh/tの電気使用量の施設が多く、平均値で比較すると流動床式ガス化とストーカ+電気溶融は類似していたが、一体型とキルン式は10%以上多くなっている。
  4. 施設規模とごみ1tあたりの電気使用量を図示すると図2-10のようになり、明確な傾向は認められない。
表2-11 ごみ1t当たりの電気使用量(ガス化溶融炉と灰溶融有りの場合)
表2-11
表2-12 ごみ1t当たりの電気使用量(灰溶融なしの場合)
表2-12 図2-10
図2-10 ごみ1t当たりのプラント消費電力量

(2)発電の効果

ごみ1tあたりの発電電力量をまとめると、図2-11~図2-13のとおりである。

  1. ごみ1tあたりの発電電力量と施設規模の関係は図2-11のように、機種によらず施設規模が大きくなるに従ってごみ1tあたりの発電電力量が多くなる傾向が伺えることから、処理対象ごみ質、熱効率、蒸気条件等によっても異なるが効率的な発電を行うためには施設規模も大きな要素になっていることが推測される。
    図2-11
    図2-11 ごみ1t当たりの発電電力量
  2. 1年間の実績値より、発電電力量を消費電力量で除した指数を発電カバー率と定義して、施設規模別にその指数分布をまとめると図2-12のようになり、大部分の施設ではカバー率は1以下であるが、300t/日以上では1以上となり電力収支を取ることが可能となっている。今後計画する100~300t/日の中規模施設では、カバー率は低くてもその他の余熱利用も含めた経済性や温暖化ガス削減効果なども検討し、発電の導入効果については総合的に評価することが必要である。
    図2-12
    図2-12 発電カバー率(発電電力量/消費電力量)
  3. 次に、年間処理率※)と発電カバー率との関係をまとめると図2-13のようになる。特に明確な傾向は認められないが、処理率が80%以下では収支を取ることは難しいようである。
    図2-13
  4. 図2-13 年間計画処理量と発電カバー率

2)灯油等の化石燃料使用量

ごみ1t当たり灯油等の化石燃料使用量について溶融機能を有する施設と、溶融機能なしの施設別にまとめると、表2-13~表2-14のとおりである。また、表2-15はガス化溶融炉(シャフト炉)のコークス使用量を示している。

表2-13 ごみ1t当たりの重油(灯油)使用量(ガス化溶融炉と灰溶融有りの場合)
表2-13
表2-14 ごみ1t当たりの重油(灯油)使用量(灰溶融なしの場合)
表2-14
表2-15 ごみ1t当たりのコークス使用量(シャフト炉の場合)
表2-15

(1)化石燃料使用量

  1. ボイラを有する溶融施設について重油(灯油)使用量の平均値を比較すると、ガス化溶融施設の内、一体型は7.30L/t、キルン式は41.56L/t、流動床式は32.36L/tである。分離型のガス化溶融は、できるだけ外部燃料に依存しない開発目標を立てたもののキルン式、流動床式とも目標達成に向けたシステム開発が今後も必要と思われる。なお、リサイクル分別回収の進展に伴う処理ごみ質の低下や施設によっては埋立ごみ等の処理を行っている施設もあるとのことで、こうした当初の計画外の要素が影響していることも推測される。
  2. 同じく焼却+灰電気溶融では、ストーカ式は平均値3.70L/t、流動床は平均4.63L/tと少ないが、ストーカの燃料溶融では平均値22.71L/tとなっている。なお、電気溶融方式の場合、発電した電気を溶融エネルギーとして用いるので、灯油エネルギーにこれを加味したものが本来の溶融のために消費したエネルギーである。
  3. 一体型のコークスを用いるシャフト炉では、回答のあった4施設とも50~90kg/tの範囲にあり平均値66.42kg/tである。

    1年間の実績値より灯油・コークス合計の化石燃料を熱量換算した数値をまとめると図2-14のようになり、ガス化溶融施設ではごみ1t当たりシャフト式2040MJ/t、キルン式1820MJ/t、流動床式1580MJ/tの化石燃料を消費していることとなる。一方、焼却施設について平均値を比較すると、ストーカ+電気溶融施設では160MJ/t、ストーカ+燃料溶融施設では900MJ/t、流動床200MJ/tである。このように、ガス化溶融方式と焼却方式の使用燃料や熱量を比較すると、焼却方式の方が低くなっている。但し、本アンケート調査対象施設は、前述したように、平均施設規模がガス化溶融方式は160t/日(シャフト型140t/日、キルン式180t/日、流動床式170t/日)であり、焼却方式は平均施設規模が260t/日(ストーカ式250t/日、流動床式320t/日)と規模が異なっていること、焼却+電気溶融方式は、溶融のために別途電気エネルギーを必要とすること、各施設で処理対象ごみ質が異なっていると考えられることなどから、ガス化溶融方式と焼却+灰溶融方式の比較評価を今回のデータだけで判断することはできない。


    図2-14
    図2-14 ごみ1t当たり化石燃料投入量
  4. 施設規模及び年間処理率とごみ1tあたりの化石燃料熱量換算値を図示すると図2-15~図2-16のようになり、全体的には施設規模が大きくなるにつれ消費エネルギーが少なくなる傾向が伺えるが、年間処理率が上がっても消費エネルギーの削減傾向は認められない。このようなことから、施設規模が大きくなるに従って設備・装置の表面からの放散熱量など相対的な損失熱量の低減、処理の安定性の向上により投入熱量の効率的な活用が可能になっていることが推測される。
  5. 図2-15
    図2-15 施設規模とごみ1t当たり化石燃料投入量

    図2-16
    図2-16 年間処理率とごみ1t当たり化石燃料投入量

3)用水使用量

ごみ1t当たり用水使用量について溶融機能を有する施設と、溶融機能なしの施設別にまとめると、表2-16~表2-17及び図2-17のとおりである。

  1. ボイラを有する溶融施設については、いずれの方式とも0.6~1m3/tが多く、水噴射式の場合は2m3/t前後が多い。
  2. 溶融機能を有さない水噴射方式のガス冷却施設では、2m3/t前後の使用量となっている施設が多い。
表2-16 ごみ1t当たりの用水使用量(ガス化溶融炉と灰溶融有りの場合)
表2-16
表2-17 ごみ1t当たりの用水使用量(灰溶融なしの場合)
表2-17 図2-17
図2-17 ごみ1t当たり用水使用量

4)時間あたり処理能力と用役使用量

ここまで施設規模や年間処理率を元に用役の関係を検討してきたが、1炉・時間あたりの処理能力が、燃焼や溶融の機能的な安定性に影響する重要な要素と考えられる。そこで、これまでまとめてきた用役と時間あたりの処理能力の関係を整理して検討する。

  1. ごみ1tあたりの電気使用量については、図2-18のように全体的には時間あたりの処理能力が大きくなるほど使用量は少なくなる傾向が伺われる。
    図2-18
    図2-18 1炉1時間当たり処理量に対する消費電力量
  2. 灯油使用量については、図2-19のようにシャフト式を除くと時間あたりの処理能力が大きくなるほど使用量は少なくなる傾向が伺われる。
    図2-19
    図2-19 1炉1時間当たり処理量に対する重油(灯油)使用量
  3. 用水使用量については、図2-20のようにボイラを有しない施設では時間あたりの処理能力が影響しているようであるが、ボイラを有する施設ではいずれの方式も1m3/t以下で安定し、特に時間あたりの処理能力との関係は認められない。
    図2-20
    図2-20 1炉1時間当たり処理量に対する用水使用量
  4. 全体的には時間あたりの処理能力が小さい施設ほど各用役使用量が多くなる傾向が伺われるが、その理由としてはこれらの施設は新設後まもない施設が多くごみ量が少ないことや、初期段階の不具合の調整、計画外の稼働停止・立ち上げ等が影響していることが推測される。
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6.初期故障の発生状況

回答のあった施設の初期故障の発生状況についてまとめると表2-18及び図2-19のとおりである。なお、複数の故障が発生した施設はその数をそのままカウントしているので、アンケート回答数とは一致しない。また、初期故障について記載していない回答もある。

  1. 初期故障の多い発生箇所は、給じん装置、ダスト付着、コンベヤ損傷である。
  2. 炉形式別に初期故障の発生状況をみると、ガス化溶融炉のシャフトはダストの付着、キルンは空気加熱器損傷、流動床は給じん機能が多い。また、焼却の場合はダスト付着が多い。
  3. 図2-20の傾向からガス化、焼却とも類似した故障個所はダスト付着、コンベア損傷であり、ガス化溶融に特徴的な故障個所は給じん装置、溶融機能、耐火物、クリンカ、空気加熱器である。
表2-18 初期故障の種類と発生施設数 (複数回答)
表2-18
※クリンカ発生箇所は炉内であり、ダスト付着箇所は減温塔内である。
図2-19
図2-19 初期故障の種類と発生施設数
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7.まとめ

本アンケート調査の結果をまとめると以下のとおりである。

  1. 施設運営形態は、全体でみると直営が13%、委託(一部委託含む)が87%である。処理方式でみると、直営の割合は焼却方式が19%であるが、ガス化溶融炉が6%となっている。ガス化溶融炉の運転制御技術や維持管理内容には、従来の焼却方式と比較して専門技術を要する部分もあって委託の割合が高くなっている。
  2. 排ガス中の実測ダイオキシン類濃度については、集じん器出口においては各方式とも0.02ng-TEQ/m3N未満の施設が多くなっている。集じん器入口・出口における除去率は数施設を除いて99%以上である。
  3. 残渣中の実測ダイオキシン類濃度は、スラグが全て0.01ng-TEQ/g未満、焼却灰が全て0.1 ng-TEQ/g未満、飛灰は0.1~0.5 ng-TEQ/gが多くなっており、ダイオキシン類対策特別措置法の埋立基準値3ng-TEQ/gに1施設を除き適合している。
  4. ごみ1t当たりの電力使用量の平均値は、ガス化溶融方式では一体型が359kWh/t、キルン式が362 kWh/t、流動床式が322 kWh/t、焼却+灰電気溶融ではストーカ式が324 kWh/t、流動床が347 kWh/tである。溶融機能を有するいずれの方式の施設でも、ごみ1t当たり300~400kWh/tの電気使用量の施設が多くなっている。
  5. ごみ1t当たりの助燃燃料使用量の平均値は、ガス化溶融方式では一体型が7.30L/t(+コークス66.42kg/t)、キルン式が41.56L/t、流動床式が32.36L/t、焼却+灰電気溶融では、ストーカ式が3.70L/t、流動床が4.63L/t、ストーカの燃料溶融では22.71L/tとなっている。
  6. ごみ1t当たりの用水使用量は、ボイラを有する溶融施設ではいずれの方式も0.6~1m3/t、水噴射方式のガス冷却施設では、2m3/t前後となっている施設が多く、時間あたりの処理能力による差はない。
  7. 初期トラブルについては、いずれの方式ともダスト付着、コンベア損傷が多い。ガス化溶融方式に特徴的な故障個所は、給じん装置、溶融機能、耐火物、クリンカ、空気加熱器である。

以上のとおり、本アンケート調査では、新設ごみ処理施設における運転委託の状況、ダイオキシン類発生状況、用役使用量、初期トラブルの発生状況等について確認した。その結果、ダイオキシン類については概ね良好であったが、用役使用量の内の燃料使用量については課題を残しており、今後の管理運営の中で改善策を講じていくことが望まれる。

最後に、本アンケート調査の実施とデータの取りまとめにあたり、ご協力をいただいた施設の皆様ならびに関係各位に対し心から感謝申し上げます。

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