焼却炉とは？基本から最新技術まで解説｜焼却炉の事なら実績豊富な株式会社エコ・テックにお任せください。

出典元：写真AC_煙突の煙

焼却炉は、産業分野で重要な設備の一つです。本記事では、焼却炉の基本的な仕組みや種類を解説し、導入・運用時の重要なポイントを具体例とともに紹介します。

さらに、環境規制への対応や運用コスト削減につながる最新技術のトレンドについても詳しく解説。焼却設備の管理・運用に関わる方は、ぜひ参考にしてください。

焼却炉の基本的な仕組みと種類

焼却炉は廃棄物を高温で燃焼させ、減容化・無害化するための産業設備です。ここでは、焼却炉の基本的な定義から処理の流れ、主要な種類までを解説します。

焼却炉の定義と役割

焼却炉は、産業廃棄物や一般廃棄物を高温で焼却処理する設備です。日本の廃棄物処理において中心的な役割を果たし、以下の機能を担っています。

・廃棄物の体積削減：元の体積の約1/20まで減少

・有害物質の分解：高温燃焼による安全な処理

・熱エネルギーの回収：発電や温水供給への活用

・最終処分場の延命化：埋立量の大幅な削減

・衛生的な廃棄物処理：病原菌等の死滅による公衆衛生の向上

このように、焼却炉は単なる廃棄物処理装置としてだけでなく、循環型社会の実現に向けたインフラ設備として機能しています。

特に近年は、エネルギー回収効率の向上や環境負荷の低減など、より高度な役割が求められています。

焼却炉の処理の流れ

焼却炉での廃棄物処理は、受け入れから最終処分まで一連の工程で行われます。各工程には厳密な管理と制御が必要とされ、以下の順序で処理が進められます。

1. 受入・計量：廃棄物の重量測定と性状確認

2. 前処理・選別：不適物の除去と破砕

3. 投入・貯留：ホッパーでの一時保管

4. 燃焼処理：850℃以上での完全燃焼

5. 排ガス処理：冷却、集じん、有害物質除去

6. 灰処理：焼却灰の搬出と二次処理

7. 最終処分：処理残渣の埋立処分

この一連の処理過程では、各工程での温度管理や排ガス処理が適切に行われることで、環境負荷の低減と安全な処理が実現されています。

特に燃焼管理と排ガス処理は、ダイオキシン類の発生防止や有害物質の除去において重要な役割を果たしています。

主な焼却炉の種類と特徴

産業用焼却炉には、処理対象物の性状や処理規模に応じて複数の方式があります。それぞれの特性を活かし、効率的な廃棄物処理が行われています。

代表的な焼却炉の種類は以下のとおりです。

・ストーカ式：一般廃棄物処理の主流

・流動床式：高い熱効率と安定した処理が特徴

・ロータリーキルン式：産業廃棄物処理に適する

・ガス化溶融炉：スラグの有効利用が可能

・固定床式：メンテナンス性に優れる

これらの方式は、処理能力や運転コスト、環境性能などの面で異なる特徴を持っています。実際の導入においては、処理対象物の性状、処理量、立地条件などを総合的に考慮して、最適な方式を選定しなければなりません。

焼却炉の主要部品と構造

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焼却炉は複数の重要な機構で構成される複合的な設備です。ここでは、廃棄物の投入から排出までの各工程で使用される主要な部品と構造について解説します。

投入設備と燃焼室の構造

投入設備は廃棄物の受入から燃焼までを担う部分です。投入ホッパー、供給装置、火格子などで構成され、安定した燃焼を実現します。

基本構造と主要機器は以下のとおりです。

・投入ホッパー：一時貯留と安定供給

・供給クレーン：廃棄物の投入管理

・燃焼室：耐火材による高温域の確保

・火格子装置：廃棄物の撹拌と空気供給

・助燃バーナー：始動時や温度維持用

燃焼室では温度分布の均一化と完全燃焼のため、適切な空気供給と温度管理が行われています。

排ガス処理システムの仕組み

排ガス処理は焼却炉において重要な環境対策機能です。煤塵、有害ガス、ダイオキシン類を効果的に除去するため、複数の処理工程を行います。

主要な処理工程は以下のとおりです。

・廃熱ボイラ：排ガス冷却と熱回収

・減温塔：適正温度までの急速冷却

・バグフィルター：微細な粒子状物質の捕集

・スクラバー：有害ガスの中和除去

・触媒反応塔：ダイオキシン類の分解

これらの装置が連携して機能することで、法規制値を大幅に下回る環境性能を実現しています。

灰出し設備と二次処理

焼却灰の適切な処理と管理は、焼却炉の安定運転と環境保全に不可欠です。

主要な灰処理設備は以下のとおりです。

・主灰排出装置：燃え殻の冷却と搬出

・飛灰処理装置：集じん灰の安定化処理

・灰出しコンベヤ：灰の搬送システム

・キレート処理装置：重金属類の不溶化

・灰ピット：一時保管設備

処理された焼却灰は、その性状に応じて資源化や最終処分場での適切な処分が行われます。

焼却炉の管理のポイント

焼却炉の導入から運用までには、多くの検討項目があり、継続的な管理が必要です。ここでは、設備導入時の重要な検討事項から日常的な運用管理まで、実務的な観点から解説します。

設備導入時の検討すべきこと

焼却炉の導入に関しては、長期的な視点での検討が不可欠です。

主な検討項目は以下のとおりです。

・処理対象物：性状分析、発生量予測

・設備仕様：処理能力、炉方式

・立地条件：環境アセスメント、搬入路、

・経済性：設備投資、運転費用、維持管理費用

・法規制：環境基準、騒音規制、悪臭防止

これらの項目を総合的に評価し、設備仕様を決定しましょう。

日常点検と定期メンテナンス

焼却炉の安定運転には、体系的な保守管理体制が欠かせません。

日常点検の主な項目は以下のとおりです。

・燃焼状態の監視：温度、酸素濃度、CO濃度

・排ガスの常時測定：ばいじん、SOx、NOx、HCl

・設備の異常兆候：振動、異音、摩耗状態

・計測機器の校正：分析計、流量計、圧力計

・消耗品の管理：薬剤、燃料、部品在庫

定期メンテナンスでは、年間計画に基づき設備の分解点検や部品交換を実施します。特に耐火物の補修、機器の分解整備、制御システムの点検は重点的に行われます。

また、法定点検や性能試験も定期的に実施し、環境基準の遵守と設備性能の維持を確認しましょう。

トラブル対応と安全管理

焼却炉の運転においては、安全管理とトラブル対応の体制整備が大切です。代表的なトラブルには、燃焼障害、排ガス基準値の超過、機器の故障などがあります。

特に重要なのは、予防保全の考え方に基づく設備管理です。日常点検データの傾向管理や予備品の適切な在庫管理により、トラブルの未然防止を図ります。また、発生したトラブルは、原因究明と再発防止策の立案を行い、運転管理にフィードバックする必要があります。

焼却炉とは？基本から最新技術まで解説