ごみ焼却炉の非定常燃焼過程における未燃焼ガスの生成に関する研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11450197
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 藤原 健史 京都大学, 工学研究科, 助教授 (90229071)
• 研究分担者: 高岡 昌輝 京都大学, 工学研究科, 助手 (80252485) ; 武田 信生 京都大学, 工学研究科, 教授 (20026256)
• キーワード: ごみ燃焼実験 / 排ガス分析 / ごみ燃焼モデル / 熱流体解析 / 燃焼シミュレーション / バッチ焼却炉 / ストーカ式焼却炉 / ガス化溶融炉

研究概要

本研究はごみ燃焼時のダイオキシン類の生成を抑制するための知見を得ることを目標としており、平成12年度はごみの熱分解・燃焼の挙動、特に未燃ガスの生成濃度の変化を実験的に明らかにし、同時にごみの処理装置内での熱分解・燃焼・溶融の物理モデルを立て、計算機シミュレーションによって炉内の状態を予測することを試みた。成果を以下に示す。
1)ごみ熱分解・燃焼時における未燃炭化水素の濃度変化
紙、プラスチック、厨芥を試料として電気炉で熱分解・燃焼させ、連続サンプリング装置、マイクロGCおよび全未燃炭素計を用いて、排ガスの未燃炭化水素濃度の時間変化を調べた。さらに模擬ごみを用いてバッチ燃焼炉で排ガス濃度の連続分析を行ない、電気炉実験との相違を考察した。
2)バッチ燃焼炉の熱流体解析
ダイオキシン類発生の問題は、排ガス処理装置を有する大型焼却炉よりも処理設備がなく立ち上げ下げの頻度が高い小型焼却炉に移ってきている。本研究では、バッチ燃焼炉の熱流体解析を行って、排ガスの流速分布および温度分布を調べ、二次燃焼室の形状が排ガス温度に与える影響などを調べた。
3)ストーカ式ごみ焼却炉の固相および気相の燃焼モデルとシミュレーション
これまで、ごみの燃焼モデルは気相中における未燃ガスの燃焼解析が主流であったが、本研究ではストーカ上を流れる固体ごみの燃焼モデルを立てて、固相および気相における燃焼解析の統合を行った。そして、投入するごみの質を変えたときの炉内の燃焼状態の違いを計算した。
4)ガス化溶融炉の熱分解・燃焼・溶融モデルとシミュレーション
近年、ガス化溶融が注目されるようになってきている。その1つの直接溶融炉では、ごみは炉内を降下するに従い熱分解・燃焼・溶融反応が連続的に進行する。ごみのこれらの反応モデルおよび気相中での燃焼モデルを組み合わせて実炉に良く合うモデルを構築し、各種条件を変えて炉内状態を計算した。

研究成果

• [文献書誌] Takeshi Fujiwara,,Hayato Tokuoka, et. al.: "STUDY ON MODELING AND SIMULATION OF DIRECT WASTE MELTING PROCESS"Proceedings of the 4^<th> JSME-KSME Thermal Engineering Conference. Vol.1. 181-186 (2000)
• [文献書誌] 岩田憲和,藤原健史,高岡昌輝,武田信生: "ごみのバッチ燃焼時に発生する排ガス成分の測定"環境工学研究論文集. Vol.37. 467-476 (2000)
• [文献書誌] 鈴木悠司,藤原健史,高岡昌輝,武田信生: "バッチ燃焼炉の熱流体解析"環境衛生工学研究. Vol.14. 65-70 (2000)
• [文献書誌] 原田加奈子,藤原健史,武田信生: "ごみの燃焼反応を考慮した焼却炉内の解析"第11回廃棄物学会研究発表会講演論文集. II. 621-626 (2000)
• [文献書誌] 岩田憲和,藤原健史,武田信生,高岡昌輝: "ごみのバッチ燃焼時に発生する未燃焼ガス成分の測定"第11回廃棄物学会研究発表会講演論文集. II. 673-675 (2000)