燃焼プラントの効率化へ向けた灰付着抑制技術の開発

燃焼プラントの新技術：灰の高温付着抑制

燃焼プラントは、下水汚泥や廃棄物を効率よく処理し、エネルギーを回収する重要な施設ですが、内部で発生した灰が運転に支障を来す問題が長年の課題でした。最近、国立研究開発法人産業技術総合研究所と東京農工大学、三機工業が連携し、灰の高温付着を抑制する新たな方法を開発しました。この新技術は、化学的特性と物理的特性の両面からアプローチし、強力な効果を発揮します。

灰付着問題の背景

燃焼プラントでは、発生する熱を利用して発電を行うが、灰の付着によって熱交換効率が低下し、腐食を引き起こすことがあります。特にリンやアルカリ金属が多く含まれる下水汚泥を扱う際、これが顕著に現れます。付着した灰は流動を妨げ、ダクトの閉塞を引き起こし、プラントの運転安定性に深刻な影響を与えています。

新たなアプローチ

従来の方法では、灰の化学特性を基にした薬剤が用いられてきましたが、実際のプロセスにおいてその特性が常に一定でないため、効果が変動する問題が存在しました。そこで、今回開発された新技術では、灰粒子を薬剤でコーティングし、粒子径を物理的に変更することで、高温付着性を抑制する方法が採用されました。具体的には、鉄系薬剤と灰に含まれるリンが反応し、融点の高い成分を生成することが確認されています。

効果の測定と成果

研究チームは、粉体層強度測定装置を用いて、薬剤添加前と後の灰の付着性を比較しました。その結果、900℃の高温条件で粉体層強度が最大83%も低下するという驚異的な成果が得られました。この技術は、実際の下水汚泥燃焼灰にも対応できることが示されており、幅広い適用が期待されています。

今後の展望

この技術は燃焼プロセスの安定化に大きく貢献するものと考えられ、実用化を目指してさらなる検討が進められています。今後は、実際の下水処理場での試験を行い、現場での問題解決に寄与することが目指されています。また、資源としての価値を持つ燃焼灰の再利用に向けた取り組みも進行中で、環境負荷の低減にも貢献することが期待されています。

研究成果の詳細

この研究の成果は、2026年2月27日に「Chemical Engineering Journal」に掲載された論文にまとめられています。今後も、研究グループは得られた知見をもとに、さまざまな応用技術の開発に取り組んでいくことでしょう。

詳しい情報については、こちらのプレスリリースリンクをご覧ください。