30.専焼と混焼。31.水の蒸発潜熱。32.灰の熱灼減量。

３０．専焼能力と混焼能力  

 

　１４年対応以前の焼却炉で、申請の段階で５ton未満/日の焼却炉を、一日の処理量４９００kg/日と記載した覚えはないだろうか。私も何回か書いた覚えがあり、県の担当者からいやな顔をされた。その頃は混焼能力を問われていて、木くず５０％、紙くず４０％、繊維くず１０％とか書いていた。

　廃プラはその頃でも一日１００㎏しか、燃やせなかったから９０㎏/日だけを追加して、５０００kgのうちの９０kgだから、廃プラ１.８％なんて書いていた。廃プラも混焼できる焼却炉と、宣伝していたメーカー(炉を製作する)もユーザー(炉を燃やして使用する)も多かったと思う。多分、法律の穴を突いた手段だったのかもしれない。私もその頃は焼却炉１台に一つの計算書ですませていた。それが木くず５０％、紙くず３０％、繊維くず２０％で、たまには廃プラ数％で計算した、混焼計算書だった。 

　

　今はどこの県でも混焼計算なんて受付けない。炉の処理能力８時間(１日)３０００kgとあり、品目に木くず、紙くず、廃プラと書いてあれば、木くずで何キロ燃やせますか、廃プラで何キロ燃やすことが可能ですか、と問われる。木くずを1日3000kg燃やせる炉で、廃プラは９０kgしか燃やせません、とは言えないだろう。処理業者が強引に「廃プラは９０kgしか燃やさない！」と言っても、技術者や行政書士が言える訳がない。

　

　廃プラの低位発熱量は約８０００kal/kgであり、木くずの低位発熱量は３０００kcal/kgとすると、炉の容積と熱負負荷率によって、処理量は計算可能である。だから木くずを３０００kg/日燃やせる炉なら廃プラは３０００×（３/８）≒１１２５kg/日燃やせる計算になる。空気量やバーナーの油量によって少しは変わるが、だいたいこのようなものである。これが専焼能力であり、専焼計算書は木くず、廃プラによって数値が違い、別々のものになる。だから、専焼計算書は品目の数だけ必要となる。炉に余裕があれば、低位発熱量の大きいものを基準にして、処理量もバーナーの油量、押し込みファン、誘引ファンの能力も決めるべきである。 

 

 

３１．水の蒸発潜熱。 

　

   簡単な問題だが、１㎏の水を１℃だけ温度を上げようとすれば、何kcalの熱量が必要か、と問われたら何と答えるだろう。勿論、誰もが１kcalと答えるだろうが、約１kcal と答えるのが正解である。１気圧の状態で１㎏の水を１℃上げるには温度ごとに少しずつ比熱が違う。０℃の水では１.００８kcalの熱量が必要だし、３０℃の水では０.９９８kcalでよい。だから1気圧の状態では、約１kcalとなる。 

　

　では、１㎏の水を蒸発させようとすれば何kcalの熱量が必要だろうか。焼却炉で物を燃やす場合は、燃焼物に含まれている水分の量を考える必要がある。この水分を蒸発させる熱量を気化熱という、１００℃の水を１ｇ蒸発させるためには２２５７ジュールの熱量が必要であるから、１㎏の水では２,２５７,０００ジュールとなる。１kcalは４,１８６ジュールであるから、５３９.１８kcalとなり、この熱量を気化熱とか蒸発潜熱という。 

　

　１㎏の水を１℃上げるのは１kcalでいいが、１００℃の水をあと１℃上げるには約５３９kcalの熱量が必要となる。だから、燃焼物に何パーセントの水分が含まれているかによって、燃え難さが決まるのである。廃プラの水分は２％程度であり、木くずは１５％であるから廃プラはよく燃えるものとされる。一方都市ごみは４８％～５２％であり、おむつ（使用済み）で６５％、動物性残渣では６８％であるから、３０％以上のものは燃え難いものと考えられる。この燃え難さの原因は、水の蒸発潜熱の影響と考えていい。

 

 

３２．灰の熱灼減量。

 

　焼却残渣を６００℃で３時間、加熱して焼却灰や煤塵などを燃やし、蒸発させて減量分を測定する。この場合、焼却残渣中に燃え殻や有機物が残っていると、熱灼減量が大きくなる。廃掃法の施行規則第四条の5には「焼却灰の熱灼減量が10％以下になるように焼却すること｣とある。最終処分場で１０％以上の煤塵や焼却灰は受け付けてくれなくとも、この法律がある以上文句は言えない。 

　

　熱灼減量が１０％より大きくなる場合、これは決して焼却炉の構造だけの問題ではなく、焼却炉の管理士や運転する人が起こす問題でもある。焼却炉の炉床を水冷にするようなものは絶対にないだろう。どんな焼却炉でも、蓄熱がよいように炉床は必ず耐火材で作ってある。だから焼却炉が停止しても炉床は６００～７００℃くらいの温度に保たれており、灰中に未燃物があっても、空気が絶たれない限り燃え続ける。 

　早く焼却炉を停止させたいとの目的で、散水で灰の温度を急激に下げたりすると、熱灼減量１０％以上のケースが生まれる。焼却炉が停止しても、焼却灰は自然のままで放置されたほうがよい。できれば供給空気を１/２～１/３にして、炉内温度が２００℃くらいになるまで、誘引ファンを２０％程度で回しておくほうがよい。 

　

　煤塵はどうだろうか。投入時に舞う未燃の煤塵が誘引ファンに引かれて、集塵機に捕えられるケースがある。だから煤塵は焼却灰ほど大きくないが、数％の未燃物が含まれる可能性がある。だから煤塵が燃えないとは絶対に言えない。私の経験から言えば、バグフィルターで捕えられた煤塵が燃えたケースを知っている。冷却したと思われた煤塵を、可燃性の袋に入れて積み上げておくと燃えだしたとか、トラックの荷台に積んでいた煤塵が燃えたということだ。 

　

　発熱は多分煤塵内に含まれている金属分が灰の炭素分と反応して酸化熱を発した(携帯カイロと同じ)ものと思われる。焼却灰も煤塵も熱灼減量が０ではありえないので、発火するというリスクがあることを忘れてはならない。

 

追記。灰が発火した場合は、空気を断つ、水をかけて温度を下げるかしてください。空気を与える空冷は絶対に避けて下さい。