納入製品施設紹介高度排ガス処理付き焼却炉設備の納入運転状況 - 江蘇省南京市 - Report on Delivery and Operational Condition of Grate-type (Stoker-type) Incinerator with Advanced Flue Ga

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あきたけのじま
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納入製品施設紹介高度排ガス処理付き焼却炉設備の納入運転状況 - 江蘇省南京市 - Report on Delivery and Operational Condition of Grate-type (Stoker-type) Incinerator with Advanced Flue Gas Treatment System in China Nanjing City, Jiangsu

1 納入製品施設紹介高度排ガス処理付き焼却炉設備の納入運転状況 - 江蘇省南京市 - Report on Delivery and Operational Condition of Grate-type (Stoker-type) Incinerator with Advanced Flue Gas Treatment System in China Nanjing City, Jiangsu Province * 黒澤和重張志宝王正兵 Kazushige KUROSAWA Zhibao ZHANG Zhengbing WANG 中国江蘇省南京 ( ナンジン ) 市に処理規模 t/d(5 t/24 h 4 基 ) のストーカ式焼却炉を納入し,16 年 3 月に性能試験を完了した荏原環境プラント及び青島荏原環境設備有限公司は, 現在までに中国大陸において, 既に流動床式焼却施設 2 件, ストーカ式焼却炉 5 件の合計 7 件の納入実績があり, その内 3 件についてエバラ時報で報告した本焼却炉はそれらに続く 8 件目であり, 施設規模が最大のプラントとなる中国で求められるごみ焼却技術は年々高度化し,14 年には中国の国家基準が改定され, ごみ焼却施設の排ガス規制値が強化された本稿では, 厳しい排ガス規制値に対応するため採用した高度な排ガス処理設備の運転状況, 性能試験結果等について報告する Ebara s grate-type incinerators with a treatment capacity of 2 t/d (5 t/24 h 4 lines) were delivered to Nanjing City, Jiangsu, China, and their performance test was completed in March 16. Ebara Environmental Plant Co., Ltd. and Ebara Qingdao Co., Ltd. have already delivered incinerators to seven facilities in China: fluidized-bed incinerators to two facilities and grate-type incinerators to five. Three of them have been reported in past issues of the Ebara Engineering Review. This paper reports on the delivery of incinerators to the eighth facility in China, the plant capacity of which is the largest among the eight facilities. In China, there is a need for ever-more-sophisticated waste incineration technology; in 14, the relevant national standard of China was revised, and more stringent emission regulation of waste incineration plants were imposed. This paper reports the operating conditions, performance test results, etc., of the sophisticated flue gas treatment facility to meet the more stringent emission regulation. Keywords: China, Nanjing, Municipal solid waste, Grate-type incinerator, EGR, SCR, Sodium bicarbonate injection 1. はじめに 16 年 3 月に, 中国江蘇省南京市にストーカ式焼却設備を納入し, 性能試験を実施, 引渡しを完了した ( 図 1) 本施設は, 南京市で二番目の都市ごみ焼却施設であり, 施設建設は南京市から事業権を取得した上海環境集団が設立した南京再生能源有限公司 (SPC:Special Purpose Company) が行い, 荏原グループはごみ焼却関連設備 ( ごみピット~ 煙突 ) 全体の基本設計を行うとともに, 焼却炉, 及びその周りの主要機器類を納入したものである焼却炉設計に際しては, これまでの中国での経験を活かし, 高含水率かつ灰分が非常に多いという中国特有のごみ組成に対応した設計としている 2. 南京市の概要 * 荏原環境プラント青島荏原環境設備有限公司図 1 南京市ごみ焼却施設南京市は, 中国江蘇省の省都であり, 江蘇省の政治, 経済, 文化の中心で交通の要衝であり, 面積 6597 km 2, 人口 818 万人の都市であるまた, 古くから長江流域華南の中心地であり, 六朝古都とも言われ,26 年以上の歴史ある都市である南京市は, 温暖湿潤気候に属し, 夏は非常に蒸し暑く, 重慶市, 武漢市と並び, 中国で三本の指に入る暑い都市 ( 三大火炉 ) としても知られている図 2に, 中国大陸における南京市の位置を示す 64

2 表 2 設備仕様 3. 施設概要特徴和特市京市原市南昌市市青島市南京市のごみ低位発熱量ごみ組成を表 1 に, 設備フローを図 3, 設備仕様を表 2 に示す海市上海市市市江蘇省南京市納入済みストーカ式焼却炉納入済み流動床式焼却施設図 2 中国大陸における江蘇省南京市の位置公害防止基準値を表 3 に示す O211% 換算値は煙突出口排ガス基準値であり,O212% 換算値は, 日本で使用される単位, 標準酸素濃度に変換した値である表 1 設計ごみ低位発熱量ごみ組成低質ごみ設計ごみ高質ごみ低位発熱量 kj/kg kj/kg kj/kg 水分 56.1% 48.4% 43.2% 可燃分 25.2% 33.4% 38.9% 灰分 18.5% 18.1% 17.8% 焼却炉ボイラ 3 蒸気タービン 4 発電設備排ガス処理 3 設備 3 煙突形式仕様 1 エバラ HPCC 型ストーカ式焼却炉処理量 :2 t/d(5 t/24 h 4 基 ) 過熱器付自然循環式水管ボイラ蒸発量 :47. t/h( 最大 51.7 t/h) 4 缶蒸気条件 : 4. MPa( ゲージ圧, 過熱器出口 ) 蒸気タービン ( 復水式 )+ 発電機タービン定格 :18 MW 2 基発電機定格 : MW 2 基集じん方式 : バグフィルタ HCl SOx 除去方式 : 半乾式有害ガス除去 ( 消石灰スラリ噴霧 ), 乾式有害ガス除去 ( 重曹噴霧 ) 脱硝方式 : 無触媒脱硝 (SNCR) 2, 触媒脱硝 (SCR) 2 ダイオキシン類水銀対策 : 活性炭噴霧方式外筒 : 鉄筋コンクリート造, 内筒 : 鋼製高さ :8 m 1:HPCC:High Pressure Combustion Control 2:SNCR:Selective Non Catalytic Reduction SCR:Selective Catalytic Reduction 3: 荏原グループ所掌 : 基本設計 SPC 所掌 : 購入 4:SPC 所掌 : 基本設計, 購入表 3 煙突出口排ガス基準値 O211% 換算値 O212% 換算値ばいじん 8. mg/m 3 (NTP) 7.2 mg/m 3 (NTP) 硫黄酸化物 5 mg/m 3 (NTP) 15.8 ppm 窒素酸化物 8 mg/m 3 (NTP) 35.1 ppm 塩化水素 1 mg/m 3 (NTP) 5.5 ppm 一酸化炭素 5 mg/m 3 (NTP) 36. ppm フッ化水素 1 mg/m 3 (NTP) 1. ppm ダイオキシン類.1 ng-teq/m(ntp) 3.9 ng-teq/m(ntp) 3 無触媒脱硝主蒸気機空気熱器循環ガス再加熱器消石灰スラリー排ガス再循環通機タービン発電設備重曹アンモニアごみクレーン活性炭アンモニア水気化器ボイラごみ運プラットホーごみピットごみホッパ焼却炉半乾式反応バグフィルタ排ガス再加熱器触媒反応引機煙突灰出装置焼却灰図 3 設備フロー図灰 65

3 4. 納入範囲, 性能保証と建設スケジュール中国におけるごみ焼却施設の建設は日本国内向け施設と異なり, ごみ処理事業を請け負った SPC が自ら行うため, 当グループはごみ焼却関連設備 ( ごみピット ~ 煙突まで ) の基本設計 ( 一部詳細設計を含む ), 焼却炉周りの主要機器 ( ストーカ, 油圧装置, バーナ, 自動燃焼制御装置, ごみホッパレベル計 ) の納入, さらにスーパーバイザの派遣を担当した保証事項を表 4 に示す建設スケジュールを表 5 に示す契約から引渡しまで 3 年 2 箇月であった年間累計運転時間運転範囲 ( 焼却量負荷 ) 炉出口温度灰の熱灼減量ボイラ効率火格子交換率契約機器据付け試運転 ( ごみ焼却 ) 引渡し表 4 保証事項表 5 建設スケジュール保証事項 8 時間以上 6 ~ 11% ただし,11% 負荷は 2 h/d 以内 85 以上,2 秒間以上 3% 以下 8% 以上運転時間 8 h 4% 未満 16 h 11% 未満 24 h 15% 未満 32 h 18% 未満スケジュール 13 年 1 月 13 年 7 月 ~ 14 年 9 月 15 年 1 月 ~ 16 年 3 月 16 年 3 月 5. 本施設の特長 5-1 乾式重曹噴霧方式の採用南京市は安徽省との省境に近く, 他省への有害ガス拡散抑制のため, 非常に厳しい排出基準が課せられている本施設のように, 塩化水素濃度 1 mg/m 3 (NTP) 以下の排ガス基準に対応するには, 有害ガス除去性能に優れた湿式洗煙装置の採用が有効であるが, 湿式洗煙装置は必要な補給水量排水量が多く, 蒸気タービンでの発電量も低下することから,SPC 判断で, 採用しないこととなっていたそこで, 当グループでは南京市の厳しい排出基準に確実に対応するため,SPC 指定の半乾式有害ガス除去装置に加えて乾式重曹噴霧をバックアップとして設置するように基本設計段階で提案設計し, 採用されたものである本施設における排ガス処理設備 ( 半乾式有害ガス除去 + 重曹噴霧 ) 入口と煙突出口の HCl 濃度を図 4に,SOx 濃度を図 5 に示す HCl は保証値 1 mg/m 3 (NTP) に対して 5 mg/m 3 (NTP) 程度を維持しており, 除去率は約 98.5% と非常に高いまた SOx は保証値 5 mg/m 3 (NTP) に対して約 3 mg/m 3 (NTP) 程度を安定的に維持しており, 除去率は 91% 程度であった 5-2 排ガス循環 (EGR) によるNOx 発生抑制策と触媒脱硝装置 (SCR) の採用 14 年に改訂された中国の国家基準 GB 生活ごみ焼却汚染抑制基準では, 新設の都市ごみ焼却プラントの NOx 排出基準値は 25 mg/m 3 (NTP)O211% 換算 ( 約 11 ppm O212% 換算 ) と定められている排ガス処理設備入口塩化水素濃度 mg/m3 (NTP)(O 排ガス処理設備入口, mg/m 3 (NTP) 煙突出口, 4.9 mg/m 3 (NTP) 煙突出口塩化水素濃度 mg/m 3 (NTP)(O 2 時間 h 図 4 排ガス処理設備入口と煙突出口の HCl 濃度 66

4 硫黄酸化物濃度 mg/m 3 (NTP)(O 排ガス処理設備入口, 29. mg/m 3 (NTP) 煙突出口, 2.7 mg/m 3 (NTP) 時間 h 図 5 排ガス処理設備入口と煙突出口の SOx 濃度しかしプラントの立地条件や客先の要求で, 中国の国家基準よりも厳しい排出基準が求められる場合があり, 排出基準値に応じて適切な脱硝技術を採用する必要がある本施設における NOx 規制値は,8 mg/m 3 (NTP) O211% 換算 ( 約 35 ppm O212% 換算 ) 以下であり, 日本国内の一般的な規制値と比較しても厳しい規制値であったため, 当グループではまず基本設計段階において, 排ガス循環方式 (EGR:Exhaust Gas Recirculation) 採用による低空気比運転でNOx 発生抑制を図ることを提案したさらに無触媒脱硝方式 (SNCR) に加えて触媒脱硝装置 (SCR) を採用し, 確実に規制値を満足するよう提案したその結果 SPC は3 号炉にだけSCR を採用することを決定した SCRは触媒を用いてNOxをアンモニアと反応させて還元除去するものであり, 日本国内のごみ焼却施設では, 一般的なものであるが, 中国では近年導入が始まったばかりであり, 本施設はSCRを採用した先進的な事例となった 6. 性能試験結果性能試験では, 一部顧客事情によって検証できなかったを除き, 全てので保証値を満足することができた性能試験の結果を表 6に示す 2) 排ガス再循環の効果の詳細については前号の記載に譲るものとし, 本施設における SCR 使用時の運転データを図 6に示す SCRは3 号炉にだけ設置されているため, 図 6は3 号炉のデータを示している 3 号炉は SPC 側の事情によって, 排ガス再循環機能が発揮できなかったため, SCR 前 ( ボイラ出口 ) の NOx 濃度は1 mg/m 3 (NTP) 窒素酸化物, 一酸化炭素濃度 mg/m3 (NTP)(O ボイラ出口窒素酸化物濃度, 1.8 mg/m 3 (NTP) 煙突出口窒素酸化物濃度, 47.6 mg/m 3 (NTP) 6 ボイラ出口酸素濃度, 4.2% 3 煙突出口一酸化炭素濃度, 4.3 mg/m 3 (NTP) 時間 h 図 6 SCR 前後の NOx 濃度ボイラ出口酸素濃度 vol% 67

5 表 6 性能試験結果 (1% 負荷 ) 番号保証単位保証値 1 号炉 2 号炉 3 号炉 4 号炉判定 1 過熱蒸気温度 (+ 5, 1) 合格 2 ボイラ効率 % 合格 3 排ガス 85 滞留時間 s 合格 4 NOx(NTP,dry,O211%) SNCR 使用時ボイラ出口 NOx 濃度 mg/m 3 (NTP) SCR 出口 NOx 濃度 mg/m 3 (NTP) 煙突出口排ガス (NTP,dry,O211%) DUST mg/m 3 (NTP) 合格 HCl mg/m 3 (NTP) 合格 HF mg/m 3 (NTP) 合格 SOx mg/m 3 (NTP) 合格 CO mg/m 3 (NTP) 合格 TOC mg/m 3 (NTP) 合格 Hg 及び化合物 mg/m 3 (NTP).5 <.3 <.3 <.3 <.3 合格 Cd 及び化合物 mg/m 3 (NTP).5 <.8 <.8 <.8 <.8 合格 Pb+Cr その他重金属 mg/m 3 (NTP) 合格排ガス黒度リンゲルマン 1 <1 <1 <1 <1 合格 DXN ng-teq/m 3 (NTP) 合格 6 ごみ処理量 t/d 合格 7 熱灼減量 ( 湿灰 ) %( 重量 ) 合格 1: SPC 事情によって,3 4 号炉の排ガス再循環機能が発揮されなかったため, 合否判定対象外となった 2:3 号炉にだけ SCR が設置されている程度となっているが,SCR 後 ( 煙突出口 ) のNOx 濃度は 5 mg/m 3 (NTP) 程度まで下がっており規制値を十分に下回っている SCR の脱硝率は 5% 強を示しており, 今後 NOx 規制値が更に厳しくなった場合でも SCRの設置によって十分に対応可能であることを示すことができた 7. おわりに中国の大都市部においては, 近年続々と大規模なごみ焼却施設が建設されており, 要求される環境性能も先進国並みかそれ以上のものとなってきているこれまで培ってきた当グループの技術が今後も中国の廃棄物処理及び環境保全に貢献できるよう, 継続して技術の向上に努めていく所存である最後に, 本プロジェクトにご協力頂いた全ての関係者の方々に深く感謝する参考文献 1) 黒澤和重, 王正兵他, 中国における大型ストーカ式焼却炉の焼却処理技術の確立と安定稼働報告 ( 第 2 報 ), 第 37 回全国都市清掃研究事例発表会講演論文集 (16-1). 2) 小林宏次, 黒澤和重, 有原元史他, 中国向け大型ストーカ式焼却炉設備の納入運転状況江西省南昌市, エバラ時報, No.251,P.32-38(16-4). 68

気候に属し, 年平均気温は 16.8,4 月から 6 月は雨季となり, 年間降水量の約 8% がこの時期に降る南昌は, 約 22 年前, 漢の時代に建県された歴史文化で有名な都市であると同時に, 江西省最大の工業都市でもある図 2 に, 中国大陸における南昌市の位置を示す 3. 施設概要

気候に属し, 年平均気温は 16.8,4 月から 6 月は雨季となり, 年間降水量の約 8% がこの時期に降る南昌は, 約 22 年前, 漢の時代に建県された歴史文化で有名な都市であると同時に, 江西省最大の工業都市でもある図 2 に, 中国大陸における南昌市の位置を示す 3. 施設概要納入製品施設紹介中国向け大型ストーカ式焼却炉設備の納入運転状況 - 江西省南昌市 - Report on Delivery and Operational Condition of Large-scale Grate-type (Stoker-type) Incinerator in Nanchang City, Jiangxi, China 小林宏次黒澤和重有原元史 Koji KOBAYASHI

納入製品 施設紹介 高度排ガス処理付き焼却炉設備の納入 運転状況 - 江蘇省南京市 - Report on Delivery and Operational Condition of Grate-type (Stoker-type) Incinerator with Advanced Flue Ga

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