1.昇温性能試験
試験条件（例）
| ⅰ）対象物 | ガラス質溶融スラグ（再溶融・スラグ化分離試験） |
|---|---|
| ⅱ）試験装置 | 円筒型溶融試験装置 |
| ⅲ）燃料 | Ａ重油：水＝85：15～88：12のエマルジョン燃料（乳化剤なし） |
| ⅳ）測温装置 | 炉出口：熱電対（型番：山里産業製 THERMOCOUPLE B熱電対（＋脚Pt・Rh30% －脚 Pt・Rh6%）シングルエレメント 素線径φ0.5 JIS CLASS 3 （対象温度：～ 1700℃）） |
| ⅴ）測定日 | 2020年10月9日（金）10時～12時15分 |
| ⅵ）測定場所 | 新利根研究所（稲敷市） |
温度測定結果（例）
- エマルジョン燃料式溶融炉システムの特徴はこちら
2.溶融・金属回収試験
試験条件（例）
| ⅰ）対象物 | 都市ごみ焼却炉の炉底灰（ｽﾁｰﾙ空缶、アルミ空缶・電灯線含む） |
|---|---|
| ⅱ）試験装置 | NK-100 |
| ⅲ）燃料 | Ａ重油：水＝85：15のエマルジョン燃料（乳化剤なし） |
| ⅳ）測温装置 | 炉出口：熱電対（（型番：山里産業製 THERMOCOUPLE B熱電対（＋脚Pt・Rh30% －脚 Pt・Rh6%）シングルエレメント 素線径φ0.5 JIS CLASS 3 （対象温度：～ 1700℃）） |
| ⅴ）測定日 | 2020年11月10日 |
| ⅵ）測定場所 | 新利根研究所（稲敷市） |
炉底灰溶融試験後の水砕スラグ外観（例）
対象物：都市ごみ焼却炉の炉底灰、 炉内温度：1700℃
エマルジョン燃料バーナー溶融炉の炉底灰溶融物 溶融物中に共存する金属（球形等の塊状）
炉底灰溶融試験後の水砕スラグ中の微量元素
＊現在、工事中です
- エマルジョン燃料式溶融炉システムの特徴はこちら
3.エマルジョンバーナー式溶融炉連続運転試験
試験条件（例）
| ⅰ）対象物 | 焼却灰・汚泥 |
|---|---|
| ⅱ）試験装置 | 小型焼却灰高温溶融炉NK-l000 （寸法：長さ5200mm×幅2000mm×高さ4500mm、重量：23ton） |
| ⅲ）燃料 | 廃油/再生油/A重油のエマルジョン燃料（約60リットル/ｔ-焼却灰） |
| ⅳ）測温装置 | 山里産業製 THERMOCOUPLE B熱電対（＋脚Pt・Rh30% －脚Pt・Rh6%） シングルエレメント 素線径φ0.5 JIS CLASS 3 （対象温度：～1700℃） |
| ⅴ）燃焼試験日 | 1998年7月19日 |
| ⅵ）運転期間※ | 1998年9月1日～12月9日の100日間 |
| ⅶ）計量検査日1 | 1998年10月14日 |
| ⅶ）計量検査日2 | 1999年3月24日 （ダスト濃度、一酸化炭素濃度、ダイオキシン濃度の測定） |
| 測定場所 | 人吉球磨広域行政組合 山江ごみ処理場内 |
※運転期間には、炉内点検のための炉休止日も含む
連続運転試験結果（例）
２）100日間の運転結果
| 9月 | 10月 | 11月 | 12月 | 合計 | |
|---|---|---|---|---|---|
| (a)代表的な炉内温度(℃) | 1350～1396 | 1300～1320 | 1327～1364 | 1318 | - |
| (b）運転時間(h) | 490 | 240 | 362 | 88 | 1,180 |
| (c）焼却灰搬入量(kg) | 29,180 | 17,860 | 40,500 | 8,220 | 95,760 |
| (d）スラグ発生量(kg) | 12,380 | 14,340 | 23,390 | 5,120 | 55,230 |
詳細データはこちら
3）計量検査記録1（1998年10月14日）
a）計量時の運転条件
| （a）代表的な炉内温度 | 1,348℃～1,387℃（灰溶融時） |
|---|---|
| （b）運転時間 | 6.5時間（溶融開始時刻 10：00、溶融終了時刻 16：30） |
| （c）焼却灰投入 | 1,376kg （平均処理速度：212 kg/h） |
| （d）スラグ発生量 | 950 kg（同：146kg/h） |
b）排ガス（煙突）での代表的な分析結果 （排ガス量は乾物：2,600 m3N/h、湿物：3,100 m3N/h）
| 位置 | 窒素酸化物 (cm3/m3N) |
硫黄酸化物 (m3N/h) |
塩化水素 (mg/m3N) |
カドミウム (mg/m3N) |
鉛 (mg/m3N) |
クロム (mg/m3N) |
鉄 (mg/m3N) |
銅 (mg/m3N) |
総水銀 (mg/m3N) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 排ガス（煙突） | 30 | 0.16 | 440 | 0.41 | 29 | 0.21 | 0.59 | 4.5 | 0.048 |
c）代表的な成分分析結果
| 対象 | 外観 | 成分 | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SiO2 (重量%) | CaO (重量%) | K2O (重量%) | Na2O (重量%) | MgO (重量%) | Al2O3 (重量%) | Cd (mg/kg) | As (mg/kg) | 総Hg (mg/kg) | Pb (mg/kg) | Cr6+ (mg/kg) | Cr (mg/kg) | ||
| 焼却灰 | 黒色粉末状 | 37.0 | － | 0.67 | 2.0 | 1.0 | 18.0 | 8.8 | 1.0 | 0.83 | 740 | － | 280 |
| 溶融スラグ | 黒色顆粒状 | 57.0 | 8.7 | 0.72 | 4.4 | 0.96 | 6.6 | － | － | － | 120 | － | 250 |
－：定量下限以下で未検出
d）代表溶出試験結果
| 対象 | 溶出液 ｐH |
成分 | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cd (mg/L) |
全CN (mg/L) |
Cr6+ (mg/L) |
総Hg (mg/L) |
R-Hg (mg/L) |
PCB (mg/L) |
As (mg/L) |
Se (mg/L) |
有機燐 (mg/L) |
Fe (mg/L) |
Cu (mg/L) |
DXN※ (mg/L) |
||
| 焼却灰 | 9.8（30℃） | － | － | － | － | － | － | － | － | － | － | － | － |
| 溶融スラグ | 9.8（30℃） | － | － | － | － | － | － | － | － | － | － | － | － |
－：定量下限以下で未検出
e)その他の成分分析結果
| 測定値 | ||
|---|---|---|
| 焼却灰の熱灼減量 （DXN）濃度 |
12.6％ | |
| ダイオキシン類 |
スラグ中 | 2012年当時に測定したDXNは全て検出下限以下 |
| 排ガス | 同上 | |
※1,2-ジクロロエタン、1,1-ジクロロエチレン、1,1,1-トリクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、1,3-ジクロロプロペンが、全て検出下限以下
詳細データはこちら
4)計量検査記録2（1999年3月24日）
| ⅰ）予想される炉内温度 | 約1,350℃（灰溶融時） | |
|---|---|---|
| ⅱ）運転時間 | 6時間（溶融開始時刻 10：00、溶融終了時刻 16：00） | |
| ⅱ）排ガス量（湿り） | 6,900 m3N/h | |
| ⅲ）排ガス温度 | 40℃ | |
| ⅳ）排ガス組織 | 水分量 | 約6.8 % |
| 酸素濃度 | 平均18.0 % | |
| 一酸化炭素濃度 | 定量下限値未満 | |
| ⅴ）ダスト濃度 | 0.33 mg/m3N | |
| ⅵ）ダイオキシン類毒性等量* | ||
| Total PCDDs | 0.47 ng-TEQ/m3 | |
| Total PCDFs | 1.50 ng-TEQ/m3 | |
| Total PCDDs+ PCDFs | 2.0 ng-TEQ/m3 | |
詳細データはこちら
4.エマルジョンバーナーのオフガス計量試験
試験条件
燃費測定結果
a）計量時の運転条件
| 燃料種類 | ①A重油のみ | ②エマルジョン燃料 | ||
|---|---|---|---|---|
| 運転モード | 断続運転 | 断続運転 | 連続運転（参考情報 | |
| 予想されるバーナ温度 | 約1,300℃ | 約1,300℃ | 約1,300℃ | |
| 代表的な排ガス温度 | 約275℃ | 約275℃ | - | |
| 排ガス | 湿りガス | 135 m3N/h | 173 m3N/h | - |
| 流量 | 乾きガス | 121 m3N/h | 155 m3N/h | - |
| 測定時間 | 105分間 （14:30～16:15） |
95分間 （12:05～13:40） |
15分間 （16:30～16:45） |
|
c）排ガスの代表的な分析結果
| ダスト濃量 (g/m3N) | 水分量 (％) | 酸素濃度 (％) | CO2濃度 (％) | CO濃度 (ppm) | T-HC濃度 (ppmＣ) | ＮＯｘ濃度 (ppm) | ＳＯｘ濃度 (ppm) | ＳＯｘ排出量 (m3N/h) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A重油 (断続時) | <0.005 | 10.4 | 4.2 | 12.4 | 3 | <10 | 67 | 230 | 0.03 |
| エマルジョン燃料 (断続時) | <0.005 | 10.3 | 6.2 | 11.0 | 4 | <10 | 53 | 260 | 0.04 |
| エマルジョン燃料 (連続時) | － | － | － | 12.2 | 4.5 | － | 62 | － | － |
エマルジョン燃料（断続・連続運転時）のオフガス計量結果の詳細はこちら
5.Ａ重油燃費性能試験
（データ引用：特許第4004181号）
「灰処理装置用の燃料の燃焼方法、灰処理装置用のバーナー及び灰処理装置」
試験条件
| No | 項目 | 試験区分 | 備考 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 還元水混合時 | 通常（水道水混合）時 | ||||
| ⅰ） | 対象物 | 都市ごみ焼却飛灰 （塩素成分を含む） | |||
| ⅱ） | 溶融試験装置 | NK-100型表面溶融炉、エマルジョン燃料バーナー | |||
| ⅲ） | 炉設定温度 | 1450℃ | |||
| ⅳ） | 燃料装置 | 燃料供給装置 | |||
| 還元水製造装置 | － | ||||
| ⅴ） | 燃料装置 | 重油 | Ａ重油 | ||
| ⅵ） | 水 | 還元水 | 水道水 | ||
| ⅶ） | 混合比※ | 体積比で95：5または85：15 | |||
| ⅷ） | 測定日 | 1999年10月 | |||
| ⅸ） | 測定場所 | 日本環境保全（株）新利根研究所 | |||
※エマルジョン燃料（乳化剤なし）のＡ重油：水の比率 還元水：電気分解によって酸化還元電位を低下させた水
燃費測定結果
従来の小型溶融炉による焼却灰溶融処理時の燃費は、一般に250～400（平均で約300）L/ton程度。
ここでは還元水混合操業時（表１）と、通常（水道水混合）操業時（表２）を比較
表１ 還元水混合操業時の燃費データ
| 区分 | 日数 (日) | 炉内温度 (℃) | 焼却灰投入量 (Kg) | 時間当投入量 (kg/h) | 消費燃料 (L) | ton当燃料 (L/ton) | ton当A重油 (L/ton) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 還元水混合時 | 5 | 1,490 | 40,992 | 820 | 6,400 | 156 | |
| 5 | 1,465 | 23,660 | 473 | 4,325 | 183 | ||
| 5 | 1,497 | 33,936 | 679 | 5,126 | 151 | ||
| 4 | 1,474 | 29,260 | 732 | 3,673 | 126 | ||
| 3 | 1,463 | 30,436 | 1,015 | 2,914 | 96 | ||
| 5 | 1,380 | 25,480 | 510 | 3,708 | 146 | ||
| 5 | 1,369 | 27,692 | 554 | 3,927 | 142 | ||
| 5 | 1,458 | 58,740 | 1,175 | 4,283 | 73 | ||
| 合計 | 37 | - | 270,196 | - | 34,356 | - | - |
| 平均 | 4.6 | 1,450 | 33,775 | 745 | 4,295 | 134 | - |
注）１日の稼働時間は約10時間
表２ 通常（水道水混合）操業時の燃費データ
| 区分 | 日数 (日) | 炉内温度 (℃) | 焼却灰投入量 (Kg) | 時間当投入量 (kg/h) | 消費燃料 (L) | ton当燃料 (L/ton) | ton当A重油 (L/ton) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 還元水混合時 | 4 | 1,449 | 5,460 | 57 | 2,911 | 533 | |
| 11 | 1,454 | 17,434 | 66 | 9,070 | 520 | ||
| 14 | 1,429 | 40,400 | 120 | 9,922 | 154 | ||
| 3 | 1,387 | 13,776 | 191 | 2,569 | 186 | ||
| 4 | 1,395 | 20,412 | 213 | 2,924 | 143 | ||
| 4 | 1,339 | 22,568 | 235 | 3,245 | 144 | ||
| 4 | 1,418 | 19,572 | 204 | 2,937 | 150 | ||
| 6 | 1,450 | 70,504 | 490 | 4,915 | 70 | ||
| 4 | 1,407 | 22,008 | 229 | 2,787 | 127 | ||
| 2 | 1,420 | 11,536 | 240 | 1,192 | 103 | ||
| 2 | 1,461 | 7,168 | 149 | 1,346 | 188 | ||
| 4 | 1,420 | 7,364 | 77 | 2,043 | 277 | ||
| 合計 | 62 | - | 258,202 | - | 45,861 | - | - |
| 平均 | 5.2 | 1,419 | 21,517 | 189 | 3,822 | 216 | - |
注）１日の稼働時間は約10時間
6.都市ごみ焼却飛灰溶融試験
試験条件
| ⅰ）対象物 | 都市ごみ焼却飛灰 |
|---|---|
| ⅱ）試験装置 | 表面溶融炉 NK-100 |
| ⅲ）燃料 | Ａ重油：水＝85：15のエマルジョン燃料（乳化剤なし） |
| ⅳ）測温装置 | 測温装置 炉出口：熱電対（（型番：山里産業製 THERMOCOUPLE B熱電対（＋脚Pt・Rh30% －脚 Pt・Rh6%）シングルエレメント 素線径φ0.5 JIS CLASS 3 （対象温度：～ 1700℃）） |
| ⅴ）測定日 | 2020年10月9日～10月14日 |
| ⅵ）測定場所 | 海外 |
飛灰溶融結果
| ⅰ）炉内温度 | 1450℃～1500℃ |
|---|---|
| ⅱ）通過風量 | 800 Nm３/h |
| ⅲ）製品の形態 | 溶融スラグ |
| ⅳ）スラグの化学組成 | 測定中 |
| ⅴ）スラグの有機炭素量 | 測定中 |
| ⅵ）スラグの溶出試験結果 | 測定中 |
飛灰溶融試験装置 NK-100
試験装置の構造
1.下段炉体の設置
2.中段炉体の吊込み
3.中段炉体の設置
4.組立終了後の溶融炉
溶融試験の状況
1.下段炉体の設置
2.炉出口の溶融物
3.製品の溶融スラグ
7.EM燃料・A重油燃料比較燃焼実験
試験条件
| ⅰ）対象物 | 下記（EM燃料・A重油燃料比較燃焼結果）を参照 |
|---|---|
| ⅱ）試験装置 | NK-100 |
| ⅲ）燃料 | EM燃料（A重油87％ + 水13％）乳化剤不使用 |
| ⅳ）測定日 | 2022年3月17日～3月18日 |
| ⅴ）測定場所 | 日本環境保全（株）稲敷研究所内 |
EM燃料・A重油燃料比較燃焼結果
拡大写真はこちら
A重油（テスト4）と比較してEM燃料（テスト2）は、下記表のとおり約20％のCO２削減効果、約25％の燃料削減効果、さらにアンモニアEM燃料（テスト3）では、約25％のCO２削減効果、約33％の燃料削減効果を示しています。 また、グリーンエネルギーの活用に貢献できるよう、次世代再生可能エネルギーとして注目を集めている「水素・アンモニア」を利用した燃焼技術の開発を行っております。
EM燃料・A重油燃料比較燃焼実験データ一覧
| テスト日 | 2022年3月17日 | 2022年3月17日 | 2022年3月17日 | 2022年3月18日 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 単位 | テスト1 EM燃料 通常燃焼時 |
テスト2 EM燃料 解離燃焼 エアー減燃焼時 |
テスト3 アンモニアEM燃料 解離燃焼 エアー減燃焼時 |
テスト4 A重油 通常燃焼時 |
|
| 炉内熱電対温度 | ℃ | 1500±10℃ | 1500±10℃ | 1500±10℃ | 1500±10℃ |
| 燃料流量 | ℓ／h | 44.92 | 33.93 | 30.34 | 39.6 |
| 上記重油量 87％ | ℓ／h | 39.08 | 29.52 | 26.40 | 39.60 |
| 上記水量 13％ | ℓ／h | 5.84 | 4.41 | 3.94 | 0.00 |
| ばいじん | ℊ／㎥ | 0.034 | 0.001 | 0.001 | 0.001未満 |
| 硫黄酸化物 | volppm | 5.3 | 5.5 | 4.6 | 5.5 |
| 窒素酸化物 | volppm | 17 | 16 | 37 | 29 |
| アンモニア濃度 | volppm | - | - | 1.6未満 | - |
| 一酸化炭素 | volppm | 1.6 | 0.61 | 0.43 | 1.9 |
| 酸素 | ％ | 16.3 | 16.3 | 17 | 16.2 |
| 二酸化炭素 | ％ | 3.4 | 3.4 | 2.9 | 3.4 |
| 湿り排出ガス量 | ㎥／h | 2020 | 1490 | 1600 | 1890 |
| 乾き排出ガス量 | ㎥／h | 1920 | 1410 | 1550 | 1770 |
| 水分量 | ％ | 4.9 | 5.6 | 3.1 | 6.5 |
| 排ガス温度 | ℃ | 173 | 157 | 146 | 173 |
| 二酸化炭素量 | ％× 乾きガス量 |
65.28 | 47.94 | 44.95 | 60.18 |
| A重油に対しての二酸化炭素量削減率 | ％ | 8.47 | -20.34 | -25.31 | 0.00 |
| A重油に対しての燃料削減率 | ％ | -1.31 | -25.46 | -33.33 | 0.00 |
| 【規制基準値対比】 | 単位 | 測定結果 | |||
| ばいじん | ℊ／㎥ | 0.0038 | 0.001 | 0.001 | 0.001未満 |
| 硫黄酸化物排出量 | ㎥／h | 0.010 | 0.0078 | 0.0073 | 0.0099 |
| 窒素酸化物 | volppm | 20 | 16 | 54 | 31 |
| 【規制基準値対比】 | O2換算15％ | 規制基準値 | |||
| ばいじん | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | |
| 硫黄酸化物排出量 | ㎥／h | 0.1170 | 0.1170 | 0.1170 | 0.1170 |
| 窒素酸化物 | volppm | 180 | 180 | 180 | 180 |
| 【規制基準値対比】 | 適否 | ||||
| ばいじん | ○ | ○ | ○ | ○ | |
| 硫黄酸化物排出量 | ○ | ○ | ○ | ○ | |
| 窒素酸化物 | ○ | ○ | ○ | ○ | |
※EM燃料（A重油87％+水13％）、アンモニアEM燃料（A重油87％+10％濃度アンモニア水13％）
※EMはエマルジョンの略語
