300t規模の ターボ型焼却炉 東京都・葛西水再生センター 葛西水再生センター・ターボ炉 下水道の普及および下水処理の高度化に伴い，処理 場から発生する下水汚泥量は年々増加の一途を辿って 汚泥処理の流れ います。それに加え，処分費の高騰や埋め立て地の確 葛西水再生センターでは，場内で発生した汚泥のほ 保難など，汚泥処分には課題が多く山積しています。 かに，中川水再生センター，小菅水再生センターから そこで，セメント原料化やエネルギー燃料，肥料な 圧送管で送泥されてきた汚泥を合わせて（29,644m3/ ど有効利用も行われている一方，その多くが焼却処分 日）を処理しています。 されています。汚泥焼却時には多量の化石燃料が使わ 汚泥は第二沈殿池の余剰汚泥を遠心濃縮機で濃縮し れることから，省エネはもちろん，温室効果ガスの削 たものと，第一沈殿池および小菅水再生センターの汚 減が求められています。 泥を重力濃縮槽で濃縮した汚泥を脱水機にかけます。 今回は圧力状態で下水汚泥を焼却する世界初の技術 葛西水再生センターでは，脱水機はベルトプレス脱水 を採用し，温室効果ガスの削減や省エネを実現した次 機，遠心脱水機，二重円筒加圧脱水機を使用して，汚 世代型汚泥焼却炉「ターボ型流動焼却炉」を新規炉と 泥の含水率を78％で管理しています。 して初導入した東京都・葛西水再生センターでお話し 脱水汚泥は焼却して，発生した灰を粒度調整灰に形 をお伺いしました。 成し，高品位の土木工事用資材の原料として使用され たり，埋め立て処分されています。この焼却で使われ るのが次世代型汚泥焼却炉「ターボ型流動焼却炉」で す。 葛西水再生センターでは，平成26年４月から圧力下 での燃焼を行う施設としては世界最大規模の300t/日 の焼却能力を持つ焼却炉を導入しています。 ターボ型流動焼却炉とは… 「ターボ型流動焼却炉（以下，ターボ炉）」は，火力 発電で用いられる加圧流動床燃焼技術を応用し，下水 汚泥燃焼に最適な気泡流動炉と過給機を組み合わせた システムです。下水汚泥燃焼時に圧力を用いるのは世 船舶でも使用されるターボ 28 —— 下水道機構情報 Vol.10 No.21 界初の技術です。 ターボ炉は独立行政法人土木研究所，月島機械，三 泥を処理し始め，排ガス量が増えると自立運転に切り 機工業，産業技術総合研究所が共同開発した次世代型 替わり，最高900度の高温で焼却されます。従来炉の の汚泥焼却炉です。平成17年度から19年度まで北海道 燃焼温度は約850℃ほどでしたが，加圧することで， 長万部町下水処理場で，5t/日の実証プラントを建設 空気密度が濃くなり燃焼速度が速く，炉内に約900℃ して実証実験が行われました。平成21年度から平成22 の高温燃焼領域を形成します。温室効果ガスのN2Oは 年度まで東京都との共同研究として，東京都で発生し 高温で燃焼されるほど排出量が低減されるため，従来 た脱水汚泥をプラントに投入し，温室効果ガス削減効 より温室効果ガス排出量を約50％削減することが見込 果や連続運転（800hr×２回）といった性能確認を実 まれています。 施しています。 その後，焼却炉から発生した燃焼排ガスは空気予熱 器を経由してバグフィルタを通ります。バグフィルタ ターボ炉のしくみ の入口では排ガスが600℃まで下がり，セラミック ターボ炉は脱水汚泥を圧力下（約130 ～ 150kPa・ 空気のみが過給機に送られます。また，過給機で製造 Ｇ）で燃焼させ，そこで発生した燃焼排ガスを圧縮空 された圧縮空気は流動用空気予熱器に運ばれ予熱され 気とし，過給機（ターボチャージャー）を駆動させる て，焼却炉の燃焼空気となります。 フィルタ約580本を通して，焼却灰と分離した排ガス 仕組みです。 従来は焼却時に発生する脱水汚泥中の水分が燃焼の 妨げになっていましたが，ターボ炉では，逆にその水 ターボ炉の効果 分を利用し，水分が蒸発するときのエネルギーを含ん ターボ炉では，前述した温室効果ガスN2O排出量削 だ排ガスを駆動源としています。駆動した過給機は外 減のほかに，さまざまな効果が見込まれています。 気を取り込み，同時に加圧。圧縮空気を送り炉内に圧 従来焼却炉では，空気を送り込む流動ブロワと出て 力のかかった状態で燃焼空気として過給機に送られま きた排気ガスを誘導する誘引ファンが必要でしたが， す。従来，捨てられていた排ガスが駆動源となること ターボ炉では，その役割を過給機が担っています。こ で，自給駆動を可能にしています。 のことで，約40％の電力削減につながりました。ま 立ち上げ時は起動用ブロワを使用しますが，脱水汚 た，炉内の圧力も正圧（大気圧の約1.5倍）で行われ， ターボ型流動焼却炉フロー 焼却炉 煙突（既 設） 白煙防止空気予熱器 排煙処理塔 バグフィルタ バグフィルタ 脱水ｹｰｷ 過給機 都市ガス 冷却水 流動用空気予熱器 焼却灰 臭気ｶﾞｽ ﾞ 灰ホッパ 起動用ブロワ 白煙防止ファン 苛性ｿｰﾀﾞ 苛性ｿｰﾀ 循環ポンプ ターボ型流動焼却炉フロー図 下水道機構情報 Vol.10 No.21 —— 29 丈夫につくられた焼却炉 圧縮空気で過給機を稼働 導入した同局で は，実機稼働後 も関連企業と協 力してシステム の分析評価を行 い，機器間の圧 力差を常時監視 する方式の導入 や，圧力差が管 理値以上となっ ブロワは起動時のみ使用 た場合に作動す る強制停止シス テムの導入など 燃焼用空気容積は従来の約40％になります。燃焼用空 各種の改良を実 気容積が圧縮されると，炉内径も細くなり，炉表面積 施しました。こ が小さくなり，全燃費が約10％削減。施設自体もコン れにより，順調な実機稼働とシステムとしての信頼性 パクトになり，同時に断熱材の使用量も少なくなって を確立しています。 います。 ターボ型流動焼却システムは東京都下水道局浅川水 なお，ターボ炉は圧力に耐えられるよう灰搬送設備 再生センター，神奈川県模川流域下水道右岸処理場で の貫通部を二重化するなど漏洩対策が設計されていま 昨年度に，また，東京都下水道局新河岸水再生セン す。また，過給機は自動車や船舶等で用いられている ターでも本年から順調に稼働を開始しているほか，東 安価な汎用品を採用，設備がコンパクトになること 京都下水道局みやぎ水再生センター，甲府市浄化セン で，建設費は従来と変わらず，運転コストを削減する ター，大阪府安威川流域下水道中央水みらいセンター ことで全体的なコストも削減できています。 でも建設が進められています。今後，更新時期を迎え 排ガスが排出されるさわやか煙突 る焼却炉が多くなってくることから，コストと温室効 エネルギー自立型へ 果ガス削減につながるターボ炉の活躍が見込まれ，そ ターボ炉は従来炉とはシステム全体の設計条件が大 最後になりましたが，取材の際にご協力いだたきま きく異なるため，とくに安全性の確保が大きな課題と した東京都下水道局の皆さまに誌面を借りて御礼申し なっていました。全国で初めてターボ炉を実機として 上げます。 30 —— 下水道機構情報 Vol.10 No.21 れに先鞭をつけた東京都の取り組みが期待されます。
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