参 考 資 料 熱 回 収 施 設 の 現 状 1 廃 棄 物 焼 却 施 設 の 余 熱 利 用 状 況 平 成 0 年 度 の 市 町 村 等 が 設 置 するごみ 焼 却 施 設 ( 図 1)と 廃 棄 物 処 理 業 者 が 設 置 す る 産 業 廃 棄 物 焼 却 施 設 の 熱 利 用 状 況 ( 図 )を 次 に 示 す 市 町 村 等 が 設 置 するごみ 焼 却 施 設 のうち 約 67%は 余 熱 利 用 ( 発 電 又 は 熱 利 用 )をし ている これに 対 し 廃 棄 物 の 処 理 及 び 清 掃 に 関 する 法 律 第 15 条 第 1 項 の 許 可 を 受 けた 産 業 廃 棄 物 焼 却 施 設 ( 平 成 1 年 4 月 1 日 時 点 で 稼 働 中 )は1,753 炉 あり このうち 環 境 省 の 調 査 で 余 熱 利 用 の 有 無 について 回 答 のあった1,414 炉 のうち 余 熱 利 用 ( 発 電 以 外 )をし ているものは39 炉 あり 電 力 利 用 をしているものが106 炉 である 合 わせても 約 31% であり 市 町 村 のごみ 焼 却 施 設 の 余 熱 利 用 率 よりも 低 い 余 熱 利 用 なし, 40 施 設, 33% 余 熱 利 用 あり ( 発 電 あり), 300 施 設, 4% 余 熱 利 用 あり ( 発 電 なし), 549 施 設, 43% 図 1 市 町 村 等 が 設 置 するごみ 焼 却 施 設 の 余 熱 利 用 状 況 ( 出 典 : 日 本 の 廃 棄 物 処 理 平 成 0 年 度 版 環 境 省 ) 73
余 熱 利 用 あり ( 発 電 あり), 106 炉, 8% 余 熱 利 用 あり ( 発 電 なし), 39 炉, 3% 余 熱 利 用 なし, 979 炉, 69% 図 稼 働 中 の 産 業 廃 棄 物 焼 却 施 設 の 余 熱 利 用 状 況 ( 出 典 : 平 成 0 年 度 環 境 省 調 査 ) このような 中 で 廃 棄 物 処 理 法 に 基 づく 熱 回 収 施 設 設 置 者 として 都 道 府 県 知 事 等 の 認 定 を 受 けることは 当 該 事 業 者 が 廃 棄 物 の 適 正 処 理 を 行 うとともに 温 暖 化 対 策 に 資 する 熱 回 収 に 取 り 組 む 廃 棄 物 処 理 業 者 として 公 的 に 評 価 されることとなり 廃 棄 物 処 理 業 者 による 焼 却 時 の 熱 回 収 への 取 組 みが 拡 がることが 期 待 される 74
熱 回 収 の 現 状 (1) 全 国 の 産 業 廃 棄 物 処 理 施 設 の 熱 利 用 状 況 産 業 廃 棄 物 焼 却 施 設 の 規 模 別 の 熱 回 収 状 況 を 見 ると 1 炉 当 たりの 規 模 は0.5~1 t/h( 日 量 換 算 1~4t/d)が 最 も 多 く 336 炉 であり 1~t/hは45 炉 ( 日 量 換 算 4 ~48t/d 炉 ) ~5t/hが35 炉 ( 日 量 換 算 48~10t/d 炉 ) 5t/h 炉 超 ( 日 量 換 算 10t/d 炉 超 )が15 炉 と 小 規 模 のものから 大 規 模 のものまであり それぞれ で 発 電 や 発 電 以 外 の 余 熱 利 用 を 行 っていることが 分 かる t/h 炉 発 電 利 用 ( 複 合 利 用 含 む) 発 電 以 外 の 余 熱 利 用 余 熱 利 用 なし 5 超 (15 炉 ) 48 46 58 ~5(35 炉 ) 36 7 17 1~(45 炉 ) 7 65 173 0.5~1(336 炉 ) 6 6 68 0.~0.5(87 炉 ) 0 63 4 0.1~0.(9 炉 ) 0 0 7 0.05~0.1(34 炉 ) 3 7 4 0.05 以 下 (13 炉 ) 013 0 100 00 300 400 炉 (H0 年 度 環 境 省 資 料 ) 図 3 稼 働 中 の 産 業 廃 棄 物 焼 却 施 設 の 規 模 別 熱 利 用 状 況 75
() 平 成 年 度 調 査 結 果 平 成 1 年 度 に 環 境 省 が 調 査 を 行 った 発 電 利 用 を 行 っている 産 業 廃 棄 物 焼 却 施 設 83 施 設 のうち69 施 設 の 熱 回 収 ( 発 電 及 び 発 電 以 外 の 熱 利 用 )の 状 況 を 整 理 すると 次 のよ うなことが 言 える( 回 答 が 得 られた 施 設 を1: 廃 棄 物 処 理 業 者 :セメント 工 場 3: 製 紙 工 場 4: 自 社 処 理 他 に 分 ける) 下 表 は 施 設 分 類 ごとに 施 設 数 年 間 処 理 量 (t) 発 電 能 力 (kw) 廃 棄 物 比 率 発 電 効 率 熱 利 用 率 を 示 したものである 年 間 処 理 量 は 廃 棄 物 として 処 理 している 量 を 示 しており 廃 棄 物 比 率 は( 廃 棄 物 入 熱 + 補 助 燃 料 入 熱 )を 分 母 廃 棄 物 入 熱 を 分 子 とし た 比 率 を 示 している 発 電 効 率 は( 廃 棄 物 入 熱 + 補 助 燃 料 入 熱 )を 分 母 発 電 量 を 分 子 とした 比 率 熱 利 用 率 は( 廃 棄 物 入 熱 + 補 助 燃 料 入 熱 )を 分 母 発 電 以 外 の 熱 利 用 量 を 分 子 とした 比 率 としている 表 1 産 業 廃 棄 物 処 理 施 設 の 熱 回 収 状 況 施 設 分 類 施 設 数 平 均 年 間 処 理 量 (t) 平 均 発 電 能 力 (kw) 平 均 廃 棄 物 比 率 平 均 発 電 効 率 平 均 熱 利 用 率 1: 廃 棄 物 処 理 業 者 3 46,907 3,877 89.0% 6.9% 3.3% :セメント 工 場 6 405,399 13,45 56.% 15.9% 0.6% 3: 製 紙 工 場 18 113,731 0,331 48.6% 15.0% 3.5% 4: 自 社 処 理 他 13 31,843 5,343 57.5% 8.6% 36.8% 合 計 69 ( 環 境 省 H1 年 度 調 査 ) 76
施 設 分 類 別 に 見 ると セメント 工 場 や 製 紙 工 場 で 規 模 が 大 きく 発 電 能 力 が 高 いが 廃 棄 物 比 率 は60%を 下 回 っている 廃 棄 物 処 理 業 者 の 平 均 処 理 量 は47,000トン/ 年 発 電 能 力 3,900kw 平 均 廃 棄 物 量 比 率 89% 平 均 発 電 効 率 7% 平 均 熱 利 用 率 3% 程 度 と なっている 廃 棄 物 処 理 業 者 の 発 電 効 率 や 熱 利 用 率 は セメント 工 場 や 製 紙 工 場 自 社 処 理 等 と 比 較 すると 小 さい 状 況 となっている 100% 80% 60% 40% 廃 棄 物 処 理 業 者 セメント 工 場 製 紙 工 場 自 社 処 理 等 0% 0% -0% 1-40% -60% -80% -100% 熱 利 用 量 / 入 熱 合 計 発 電 量 / 入 熱 合 計 廃 棄 物 入 熱 / 入 熱 合 計 外 部 燃 料 入 熱 / 入 熱 合 計 図 4 産 業 廃 棄 物 処 理 施 設 の 熱 回 収 比 率 内 訳 状 況 77
3 熱 利 用 の 事 例 一 般 的 に 焼 却 炉 で 発 生 した 熱 の 回 収 の 設 備 にはボイラーと 熱 交 換 器 ( 温 水 器 空 気 予 熱 器 )があり 熱 利 用 の 最 終 形 態 は 電 力 蒸 気 と 温 水 高 温 空 気 となる ごみ ホ イラー 蒸 気 の 形 での 熱 エネルキ ー 利 用 発 電 機 熱 交 換 器 ( 高 温 水 器 温 水 器 ) 電 力 高 温 水 温 水 焼 却 炉 燃 焼 排 ガス 熱 交 換 器 ( 空 気 予 熱 器 排 ガス 加 熱 器 ) 高 温 空 気 排 カ ス 高 温 化 ( 直 接 熱 利 用 ) 蒸 気 焼 却 残 さ 熱 交 換 器 ( 空 気 予 熱 器 ) 空 気 の 形 での 熱 エネルキ ー 利 用 熱 交 換 器 ( 温 水 器 ) 高 温 空 気 温 水 熱 交 換 器 ( 温 水 器 ) 温 水 の 形 での 熱 エネルキ ー 利 用 温 水 注 記 :ごみ 処 理 施 設 構 造 指 針 解 説 (( 社 ) 全 国 都 市 清 掃 会 議 1987)の 図 を 一 部 修 正 図 5 焼 却 排 熱 のエネルギー 変 換 による 熱 利 用 形 態 また 熱 利 用 の 形 態 の 一 つとして ガス 化 改 質 施 設 により 得 られた 燃 料 ガスを 所 内 でガスエンジン 発 電 などを 用 いて 電 力 に 変 換 する 場 合 がある 78
熱 回 収 設 備 の 設 置 の 具 体 例 として ボイラーを 設 置 して 発 電 と 場 外 への 温 水 供 給 を 行 っている 施 設 例 を 示 す この 例 では 焼 却 炉 の 熱 を 排 熱 ボイラーで 回 収 し 全 ボイラー 方 式 で3MPa 300 の 過 熱 蒸 気 を 発 生 させ 復 水 タービン 発 電 機 で1,950kwの 発 電 ( 自 家 消 費 以 外 は 売 電 )と 隣 接 温 室 施 設 へ 温 水 供 給 を 行 っている 3MPa 300 15t/h 過 熱 器 蒸 気 タービン 発 電 復 水 器 1950kw 温 水 発 生 器 余 剰 電 力 売 却 1450kw 所 内 利 用 500kw 温 室 廃 熱 ボイラ ボイラ 給 水 ポンプ 脱 気 器 復 水 タンク 図 6 熱 回 収 設 備 例 (1) また 以 下 の 例 ではボイラー タービンの 設 置 はなく 焼 却 炉 から 出 てくる 排 ガス の 熱 を 利 用 して 空 気 予 熱 器 (ガスエアヒータ)により 空 気 を 加 熱 し 白 煙 低 減 用 に 利 用 している 燃 焼 排 ガス 空 気 ガスエア ヒータ 加 熱 空 気 煙 突 白 煙 低 減 対 策 排 ガス 処 理 図 7 熱 回 収 設 備 例 () 79
これら 熱 利 用 は 利 用 形 態 で 区 分 すると 熱 利 用 に 係 るもの 公 害 防 止 に 係 るもの 焼 却 プロセスに 係 るものに 区 分 される 熱 利 用 に 係 るもの 乾 燥 濃 縮 等 熱 源 利 用 脱 気 器 ボイラー 給 水 加 熱 器 エゼクタコンデンサ 場 内 温 水 器 場 内 冷 暖 房 機 器 外 部 施 設 ( 場 外 熱 利 用 ) 排 ガス 再 加 熱 器 ( 白 煙 防 止 ) 誘 引 送 風 機 (タービン 補 機 駆 動 ) 公 害 防 止 に 係 るもの 脱 硝 用 排 ガス 再 加 熱 器 焼 却 処 理 プロセスに 係 るもの 燃 焼 用 空 気 予 熱 器 スートブロワ 図 8 熱 利 用 形 態 の 分 類 80
7 ボイラー 発 電 設 備 熱 交 換 器 等 の 構 造 写 真 等 (1)ボイラーの 構 造 例 出 典 :( 社 ) 日 本 環 境 衛 生 施 設 工 業 会 の 提 供 資 料 (1)~(9) () 流 動 層 炉 ボイラーの 構 造 例 81
(3)ボイラーの 外 観 写 真 例 (4) 蒸 気 復 水 器 の 外 観 写 真 例 8
(5) 温 水 発 生 器 の 外 観 写 真 例 83
(6) 蒸 気 タービン 発 電 機 1の 外 観 写 真 例 (7) 蒸 気 タービン 発 電 機 の 内 部 写 真 例 84
(8) 蒸 気 タービン 発 電 機 の 外 観 写 真 例 (9) 蒸 気 タービンの 構 造 例 85
8 熱 量 の 測 定 記 録 装 置 全 体 のごみ 処 理 システムのフローでは 次 に 示 すような 位 置 に 熱 量 の 測 定 記 録 装 置 が 設 置 されている 焼 却 炉 ボイラ 蒸 気 タービン 等 からの 放 熱 量 持 出 熱 量 排 ガス 持 出 熱 量 排 ガス 処 理 設 備 煙 突 * 排 ガス 再 加 熱 器 利 用 エネルギー 量 廃 棄 物 エネルギー 量 :Ew 3 *1 脱 硝 用 空 気 加 熱 器 利 用 エネルギー 量 補 助 燃 料 等 エネルギー 量 :Ef 購 入 電 力 量 :Ei 1 焼 却 炉 燃 焼 排 ガ ス 廃 熱 ボ イ ラ 発 生 蒸 気 エネル ギー 量 ス-トブロワ 利 用 エネルギー 量 補 機 等 利 用 エネルギー 量 蒸 気 タービン 1 発 電 電 力 量 1 1 場 内 利 用 電 力 量 :Ep-1 売 電 量 :Ep- 燃 焼 用 空 気 持 込 エネルギー 量 脱 気 器 エコノマ イザー * *1 p t 場 外 余 熱 利 用 エネルギー 量 :Ep-3 場 内 余 熱 利 用 エネルギー 量 :Ep-4 ( 給 湯 冷 暖 房 機 器 駆 動 熱 源 等 ) 燃 焼 用 空 気 予 熱 器 利 用 エネルギー 量 蒸 気 コンデンサ 蒸 気 コンデンサ 放 熱 量 給 水 復 水 タ ン ク 焼 却 施 設 凡 例 1: 1 電 力 計 : 圧 力 計 温 度 計 流 量 計 3: 推 計 (ごみの 種 類 量 及 び 発 熱 量 又 は 炉 回 り 熱 収 支 から 推 計 ) 注 ) : 関 連 する 熱 等 の 流 れ 種 類 図 9 ごみ 焼 却 施 設 における 計 測 機 器 等 の 設 置 図 ( 例 ) 廃 棄 物 発 電 と 場 外 余 熱 利 用 を 行 っているA 社 と 発 電 を 行 っているB 社 の 測 定 機 器 の 設 置 事 例 を 示 す 86
(1) 電 力 計 写 真 1 は 電 気 室 の 電 力 量 計 で 当 施 設 は 余 剰 電 力 を 電 力 会 社 に 売 却 しているた め 施 設 の 購 入 電 力 量 と 施 設 から 電 力 会 社 への 売 却 電 力 量 が 連 続 的 に 計 測 記 録 され ている 写 真 1 電 力 量 計 引 込 盤 写 真 買 電 用 と 売 電 用 電 力 量 計 () 流 量 計 温 度 計 写 真 3は 主 蒸 気 ラインの 流 量 計 写 真 4は 温 水 供 給 流 量 計 であり いずれも 分 散 制 御 システム(DCS)により 記 録 集 計 されている 写 真 5は 温 水 供 給 ラインの 温 度 計 で 現 場 での 計 測 値 表 示 はないが 中 央 制 御 室 に 測 定 値 が 送 られて 記 録 集 計 されてい る 写 真 3 主 蒸 気 ライン 流 量 計 写 真 4 温 水 供 給 流 量 計 写 真 5 温 水 供 給 温 度 計 87
(3) 圧 力 計 写 真 6は 主 蒸 気 ラインの 圧 力 計 写 真 7は 復 水 器 入 口 (タービン 出 口 ) 蒸 気 圧 力 計 で いずれも 分 散 制 御 システム(DCS)により 記 録 集 計 されている 写 真 6 主 蒸 気 ライン 圧 力 計 写 真 7 復 水 器 入 口 蒸 気 圧 力 計 (4) 発 電 機 監 視 盤 と 発 電 電 力 トレンド 計 写 真 8 9は 大 規 模 な 発 電 機 が 設 置 されている 発 電 監 視 盤 と 発 電 電 力 トレンド 計 写 真 8 発 電 機 監 視 盤 写 真 9 発 電 電 力 トレンド 計 (5) 帳 票 用 パソコン 写 真 10は 帳 票 用 パソコンである 写 真 10 帳 票 用 パソコン 88
廃 棄 物 熱 回 収 施 設 設 置 者 認 定 制 度 に 関 する 検 討 会 委 員 名 簿 氏 名 所 属 委 員 川 本 克 也 国 立 環 境 研 究 所 資 源 化 処 理 処 分 技 術 研 究 室 室 長 委 員 委 員 委 員 高 岡 昌 輝 京 都 大 学 大 学 院 工 学 研 究 科 都 市 環 境 工 学 専 攻 准 教 授 藤 吉 秀 昭 ( 財 ) 日 本 環 境 衛 生 センター 常 務 理 事 風 祭 英 人 東 京 都 環 境 局 廃 棄 物 対 策 部 産 業 廃 棄 物 技 術 担 当 課 長 委 員 委 員 白 谷 章 ( 敬 称 略 : 座 長 ) 大 阪 府 環 境 農 林 水 産 部 循 環 型 社 会 推 進 室 産 業 廃 棄 物 指 導 課 長 西 垣 正 秀 ( 社 ) 全 国 産 業 廃 棄 物 連 合 会 ( 市 原 ニューエナジー 副 社 長 ) 89