Transcript 処理ゼミ P34～P39

5.４ 収集・運搬
5.4.1 収集・運搬機材の特性
１）バキュームカー
一般にバキュームカーという場合、屎尿運搬用の車両を指
し、汲み取り式便所での糞尿、浄化槽に貯まった汚泥の回
収を行う。
1
２）タンクローリー
タンクローリーは、固体・液体・気体を運搬するための特種
用途自動車。貨物自動車（トラック）の一種でもあり、主に石
油・ガスなどの運搬に使われる。危険物貯蔵施設の分類で
は「移動タンク貯蔵所」という。セミトレーラ型のタンクローリ
ーも存在する。
2
3
３）ダンプ車
ダンプカーとは、荷台を傾けて積荷を一度に下ろすための
機械装置を備えたトラックのこと。
4
４）機械式ごみ収集車（パッカー車）
プレスローダー（圧縮板式塵芥収集車）
積載物をホッパー内で”破砕・圧縮”し、強制押出板に押付
け、再度圧縮しながら積載する方式で、圧縮能力の高い塵
芥収集車。
5
クリーンパッカー（回転板式塵芥収集車）
ホッパー内のゴミを、回転板により荷箱入口まで持上げ、押
込板によりゴミを押込み積載する。
6
ロータリープレス(荷箱回転式積込 塵芥収集車)
円形のドラムを回転させながら、ゴミを巻き込んで積み込む
方式で、連続投入ができ、汚水の飛散が無いなど作業性が
良いうえ、回転板などが無いため挟まれる等の危険性がな
く安全。
7
リサイクル工学特論
http://ds.cc.yamaguchi-u.ac.jp/
~imai/recycle/recycle.html
第○回：H○年○月○日
今井 剛（環境共生系専攻）
以下は、○○／○○の講義に代わるレポート
として提出してください。
8
○○／○○の講義に代わる提出課題
 宇部市のごみ収集方法について調べよ。
提出期限：○月○日
試験開始前に提出
注意事項：ホッチキスでとめないこと、
折り曲げないこと、すべてのページに記名のこと
5.4.2 廃棄物保管容器
１）ドラム缶
1.チャイム（縁） 2.注入口（大栓）
3.天板
4.換気口（小栓）
5.輪帯
6.胴板
7.地板
２）石油缶
もともとは一斗缶と呼ばれていたが、
戦後の一時期は5ガロン缶と呼ば
れ、その後、18リットル缶が正式名
称となった。
9
10
３）ブラスチック容器
JISでは呼び用量５Ｌから３０Ｌ
のポリエチレン缶と10Ｌと18Ｌ
の灯油用ポリエチレン缶が規
定されている。
４）フレキシブルコンテナ
フレキシブルコンテナバッグ
は粉末や粒状物の荷物を保
管・運搬するための袋状の包
材のことである。略してフレコ
ン、フレコンバッグとも呼ばれ
る。
11
廃棄物専用コンテナ
５）傾倒方式用コンテナ
６）吊り上げ方式コンテナ
７）脱着装置付コンテナ自動車用コンテナ
８）水平脱着ボデー車用コンテナ
12
5.4.3 家庭ごみ収集システム
１）システムの構成要素
表５．４－１
２）収集システムの例
①ステーション収集
②４トン機械式収集車
③作業員２人
④昼間収集
⑤プラ袋で排出
⑥積替えせず，処理施設
に直接輸送
３）収集・運搬車の選択
①収集車輛の選択
a)任意の容器で排出させるとき
b)コンテナにより収集するとき
②積載量
どの程度の大きさの車を選ぶかによって収集効率が異なってくる
４）コンテナ収集容器の選択
コンテナ収集の利点は袋収集に比べて、
①自動積み込みできる、 ②収集コストが安い
③きれい、 ④分別容器を複数設置することにより分別排出ができる
⑤ごみが常時排出できる
欠点としては
①容器の購入費用がかかる、 ②容器の設置場所が必要
③事前に容器を設置する手間がかかる
④特別の収集車が必要 、⑤容積効率が低下する
13
5.4.4 収集輸送システムの改善方策
収集システム選択の評価指標は，収集サービスの改善とコストである
（１）システム構成を変えない改善
①収集車積載量を増加させ，収集輸送効率を改善する。
② 1日の収集時間を延長し，1人当たりの収集量を増加させる。
③車付定員を減らし，人件費を減少させる。
④適正なサービス水準を設定する。
⑤直営収集から委託収集に切り替える。
⑥交通渋滞による作業効率の低下に対処するために
夜間，早朝収集
無線を使う
（２）システム構成を変える改善
①コンテナを用いる、 ②貯留排出機を用いる
③パイプ輸送、 ④真空式ゴミ収集車、 ⑤中継輸送
14
15
リサイクル工学特論
http://ds.cc.yamaguchi-u.ac.jp/
~imai/recycle/recycle.html
第○回：H○年○月○日
今井 剛（環境共生系専攻）
16
第６章
燃焼による資源化と処理
6.1燃焼工学の基礎
17
6.1.1燃焼の形態
◇気体の燃焼
予混合燃焼方式・・・ 予め燃料と空気を均一に混合
拡散燃焼方式 ・・・ 燃料と空気別々に供給
◇液体燃料の燃焼
噴霧燃焼方式・・・燃料を霧状化
蒸発燃焼方式・・・蒸発を促進させて燃焼
◇固体燃料の燃焼
火格子燃焼・・・格子の上に固体の固定層を作り燃焼
流動床燃焼・・・流動させた高温の砂に燃料を接触させ燃焼
微粉燃焼・・・燃料を微粉化
ガス化燃焼・・・燃料からの揮発分が酸素と混合して燃焼
表面燃焼・・・コークスや固定炭素が表面で酸素と反応（赤熱）
6.1.2 廃棄物燃料の特性
18
◇発熱量・・・1kgの燃料（個体，液体）、または1m3Nの燃料（気体）が
完全燃焼したときに発生する熱量
◇高位発熱量・・・燃焼ガス中の生成水蒸気が凝縮したときに
得られる凝縮潜熱を含めた発熱量
（1）日本の総合エネルギー統計
（2）日本の火力発電所の発電効率
（3）日本のCO2 排出量計算に使用される発熱量
（4）日本の都市ガスの取引基準
◇低位発熱量・・・水蒸気のままで凝縮潜熱を含まない発熱量
低位発熱量 ＝ 高位発熱量 － 水蒸気の潜熱×水蒸気量
（1）ボイラ設備の熱効率
（2）ディーゼルエンジン，ガスエンジン，ガスタービンなどの原動機の熱効率
（3）コージェネレーション設備の性能表示
燃料は化学的なエネルギーを内蔵→そのままでは利用することができない
燃料を燃焼
化学的エネルギー→熱エネルギー
19
◇都市ごみ可燃成分・・・炭水化物と石油系製品
元素組成・・・C：44.4％ H：6.2％ O：49.4％
発熱量 ・・・教科書 表6.1-1参照
発熱量
炭化水素化合物＞含酸素化合物 ＞含塩素化合物
含窒素化合物
20
◇元素組成の推定
ごみの元素組成分析・・・多くの手間や労力が必要
①基本的推算法・・・ごみの物理組成の各成分を累積加算
↓
乾燥ごみ1kgに計算
水分を考慮
Pa：紙類 P：プラスチック類 Ga：厨芥類 Ce：繊維 Ba：木竹 Rr：その他 V:可燃分量
C=0.4210・Pa+0.7211・P+0.4512・Ga+0.5179・Ce+0.4911・Ba+0.4005・Rr
Ｈ=0.0656・Pa+0.1110・P+0.0612・Ga+0.0660・Ce+0.0635・Ba+0.0511・Rr
Ｎ=0.0035・Pa+0.0055・P+0.0315・Ga+0.0367・Ce+0.0078・Ba+0.0218・Rr
Ｓ=0.0003・Pa+0.0004・P+0.0009・Ga+0.0022・Ce+0.0001・Ba+0.0007・Rr
Ｃｌ=0.4038・Pa+0.0693・P+0.3251・Ga+0.3449・Ce+0.4162・Ba+0.2918・Rr
V=0.8961・Pa+0.9410・P+0.8729・Ga+0.9726・Ce+0.9801・Ba+0.7686・Rr
O = V - ( C + H + N + S + Cl )
21
◇発熱量の推定
・・・ 燃焼性の良否の判断
処理設備の設計及び性能判断
①三成分値による推定 ・・・ごみの三成分（可燃分，水分，灰分）の
値から低位発熱量を求める
HL=α・B - 25・W
α:可燃分の低位発熱量[kj/kg]を100で除した値
B:ごみ中の可燃分[%] W:ごみ中の水分[%]
②物理組成による推定 ・・・プラスチック類とその他の可燃物に分けて
低位発熱量を求める
HL=β（ B´- P ） + γ・P - 25・W
β：180～190
γ：310～340
B´:ごみ中の可燃物割合[%]
P：ごみ中のプラスチックの割合[％]
22
③元素組成による推定 ・・・ごみの元素組成（炭素C，水素H，硫黄S，
酸素O [％]）から高位発熱量を求める
Dulongの式：可燃分中の酸素はすべてH2Oの形で存在していると仮定
Hｈ = 339.4・C + 1435.1（ ｈ - O/8 ） + 94.3・S
Steuer-Kestnerの式：可燃分中の酸素は炭素とCOして
他の1/2はH2Oの形で結合していると仮定
Hｈ = 339.4（ C - （ 3/8 ）O ） + 238.8・（ 3/8 ）O + 1435.1（ ｈ – O/16 ） + 94.3・S
Steuer-Kestnerの式：可燃分中の酸素は炭素とCOの形で結合していると仮定
Hｈ = 339.4（ C - （ 3/4 ）O ） + 1435.1H + 238.8・（ 3/4 ）O + 94.3・S
④炉熱精算による推定 ・・・ごみ焼却量，蒸気発生量，排ガス量などの
運転データを用いて熱収支からごみの低位
発熱量を求める
6.1.3 燃焼計算
23
１）理論量の定義
理論酸素量 ・・・燃料を完全燃焼させるのに必要な空気量
理論空気量 ・・・燃料を完全燃焼させるのに必要な酸素量
理論燃焼ガス量 ・・・理論空気量によって完全燃焼させた時に生成する
燃焼ガスの量
元素
原子量
完全燃焼反応式
C
H
S
O
12
1
32
16
C + O2 → CO2
H2 + 1/2O2 → H2O
S + O → SO2
O2 － 1/2O2 → 0
理論酸素量 O0 [kmol/kg-燃料]
＝ （ C/12 ） + （ H/4 ） + （ S/32 ） - （ O/32 ）
廃棄物1kg中 C：炭素[kg] H：水素 S：硫黄[kg] O：酸素[kg] N：窒素[kg] W：水分[kg]
理論空気量 L0 [kmol/kg-燃料] ＝ O0・（ 22.4/0.21 ）
２）燃焼空気量 ・・・実際には理論空気量よりも
多く空気を供給する
↓
空気比（air ratio）
空気過剰率(excess air factor)
24
：λ
L（燃焼空気量） ＝ λ・L0 [m3N/kg-燃料]
気体燃料（都市ガスなど）：λ＝1.1～1.3
液体燃料（重油など） ：λ＝1.2～1.4
固体燃料（石炭）
：λ＝1.4～2.0
λ：
ごみ質が低い（低位発熱量が低い）
燃料と空気が混ざりにくい
排ガス中の
酸素濃度を測定
λ ＝ 21/（ 21 － O2 [％])
[O2]：乾き燃焼ガス中の酸素濃度[％]
25
３－１）燃焼ガス量
VW（湿り燃焼ガス量） [m3N/kg]
・・・CO2の生成
＝ 22.4×（ C/12 ）
・・・H2Oの生成
+ 22.4×{（ H/2 ） + （ W/18 ）｝
・・・SO2
+ 22.4×（ S/32 ）
・・・余剰のO2
+ 0.21（λ－1 ）・L0
・・・空気のN2＋生成N2
+ 0.79・λ・ L0 + 22.4×（ N/28 ）
＝ 1.867C + 11.2H + 1.244W + 0.7S + 0.8N + （λ－ 0.21） L0
VD（乾きガス量）＝ 1.867C + 0.7S + 0.8N + （λ－ 0.21） L0
廃棄物1kg中 C：炭素[kg] H：水素 S：硫黄[kg] O：酸素[kg] N：窒素[kg] W：水分[kg]
元素
原子量
完全燃焼反応式
C
H
S
O
12
1
32
16
C + O2 → CO2
H2 + 1/2O2 → H2O
S + O → SO2
O2 － 1/2O2 → 0
L0：理論空気量
λ：過剰空気率
26
３－２）燃焼ガス組成
CO2 ＝ 1.867×（C/VD）×100 [％]
O2 ＝ 0.21×｛（ λ－1 ）・ L0｝/ VD×100 [％]
N2＝｛0.79λ・ L0 + 0.8N｝/ VD×100 [％]
廃棄物1kg中 C：炭素[kg] N：窒素[kg] W：水分[kg]
VD：乾きガス量
L0：理論空気量
SO2，HCｌ，NOｘ，CO，HCは微量のため無視する
４）燃焼ガス温度
燃焼ガス
VW [m3N/kg]
燃料
発熱量HL [kｊ/kg]
顕熱Cｆ×T0 [kｊ/kg]
燃料空気
L [m3N]
27
放熱損失
α・HL [kｊ/kg]
入熱
出熱
HL + Cｆ・T0 + L・Cpa・Ta ＝ VW・Cpg・Tg + α・HL
Tｇ（燃焼ガス温度）
＝ （HL + Cｆ・T0 + L・Cpa・Ta － α・HL ）/（VW・Cpg）
HL ：ごみの低位発熱量[kｊ/kg] Cｆ（1.256）：ごみの比熱 T0 （20）：供給時のごみの温度[℃]
L：燃焼空気量[m3N] Cpa ：燃焼空気の平均定圧比熱[kj/m3N・℃] Ta：燃焼空気温度[℃]
α（0.03）：諸熱損失の燃料入熱に対する割合 HL ：低位発熱量[kj/kg] TW：湿り燃焼ガス量[m3N/kg]
Cpg：燃焼ガスの平均定圧比熱[kj/m3N・℃] Tｇ：燃焼ガス温度[℃]
28
6.2 燃焼形態と装置
マスバーン、ガス化溶融炉、ガス化改質に分類される（表6.2-1）
○ 燃焼方式
・実績が多く、技術的確立度が高いことから運転管理が容易である
・必要に応じて灰溶融設備を別途設置しなければならない
○ 熱分解方式
・溶融設備が一体化され、自己熱溶融により外部エネルギーを必要
としない
・開発の歴史が浅く運転管理面では未知数
ダイオキシン類などの排ガス処理性能に差はなく、建設コストもほぼ同等
システムの選択
ごみ量、ごみ質、残渣処理方法、施設規模、コスト、運転
管理の容易性などから判断される
29
6.2.1 ストーカ式燃焼炉
・1次燃焼空気により乾燥・ガス化燃焼（火災燃焼）・おき燃焼の工程を経
て、灰として搬出
・2次燃焼空気の挿入により燃焼室内でのガス混合が促進され、一
酸化炭素やダイオキシンなどが完全燃焼される
ごみ
水蒸気
還元性ガス
輝炎
余剰酸素
乾燥
ガス化燃焼
火災燃焼
おき燃焼
定量供給装置
乾燥ストーカ
燃焼ストーカ
後燃焼ストーカ
灰
灰搬出装置
・一般には紙類、段ボールくず、繊維類などの発熱量の比較的高い固形
廃棄物の燃焼に適している
・幅広いごみ質(HL=3300～14600kJ/kg)の燃焼に対応可能
6.2.2 流動層式燃焼炉
○ バブリング流動層（図6.2-2）
・炉床の上に砂などの流動媒体(粒径0.4~2mm程度のけい砂)が一
定の高さまで充填される
・通気孔を有する散気管から流動化空気を供給すると、流動媒体が
吹き上げられ懸濁、沸騰状態となり、流動層を形成する
流動層中に廃棄物が投入されると、それらは流動媒体と混
合し、水分蒸発および可燃分の乾留ガス化が起こる
（一部は流動層中で燃焼、他は流動層上部のフリーボードで2次燃焼）
・燃焼速度が速く、一酸化炭素などが発生しやすいので燃
焼制御に工夫が必要
・安定した効率的な燃焼継続のため、固形物の前処理が必要
30
31
○ 外部循環式流動層（図6.2-3）
ガスの流速が速く、粒子はガスと混合しながらガスに同伴され、飛び出し
た粒子は外部のサイクロンで捕集されふたたび火炉へ循環され、火炉全体
にわたって流動層が形成される
火炉全体に広い反応領域、長い粒子滞留時間、高い熱伝達係数の確保
低空気比、低NOxによる高効率燃焼が可能
・粒子により形成される流動層または移動層内に蒸気過熱器官を設置し、
高温腐食を防止することで蒸気の高温高圧化が可能になる
・ごみ固形化燃料(RDF)燃焼による高効率発電に適用され始めている
32
○ 内部循環式流動層（図6.2-4）
・流動層部分を仕切壁で燃焼セルと収熱セルに分離し、燃焼セル
にRDFなどの燃料を投入して燃焼させる
・流動媒体は仕切壁を飛び越して収熱セルへ流入する
・流入した流動媒体は収熱セル内に設置された電熱管で熱回収され
た後、燃焼セルに循環される
収熱セルを燃焼排ガス中に含まれる塩化水素ガスなどの腐食性ガス
の濃度が低い雰囲気としている
収熱セルには高温となった流動媒体が流入するので、収熱セルで燃焼
は行われず供給される空気は2次空気として機能する
33
6.2.3 回転式燃焼炉（ロータリーキルン）図6.2-5
廃棄物をゆっくりとした回転により攪拌し、焼却する設備
・炉容量が比較的大きく、広範囲の廃棄物を単独あるいは混合
して処理することが可能
≪特徴≫
ストーカ炉のように耐熱性に限界のある金属製のストーカを使用
しないので
・発熱量の高い廃棄物の処理が可能
・物理的性状の対応範囲が広い
≪廃棄物の種類≫
・脱水汚泥等の低発熱量廃棄物 ・廃プラスチック類
・油泥等の粘性物や高発熱物