焼却炉のNOx排出基準が強化されたら、どんな選択肢があるか？
既設脱硝設備の有無を起点に、選択肢ごとの条件と限界、選ぶ順序まで
01 · REGULATORY PRESSURE
排出基準が強化されると、事業場では何が変わるのか？
変わるのは濃度の上限だけではありません。韓国の焼却炉には、濃度、総量、コスト、許可という4つの圧力がそれぞれ異なる経路で作用します。
- 濃度： 韓国「大気環境保全法施行規則」別表8の排出許容基準です。焼却施設の種類、容量、設置時期によって値が異なるため、該当施設の現行基準は別表8で直接確認する必要があります。2020年1月施行分の改正では、排出施設全体で見るとNOx基準が平均約28%強化されました（施設ごとの強化幅は異なります）。[1]
- 総量： 大気管理圏域内でNOx・SOx・ばいじんを一定規模以上排出する事業場（1～3種）は、濃度基準とは別に排出許容総量の割当を受けます。[2] 濃度基準を満たしていても、稼働時間や処理量が増えると総量が先に限界となる場合があります。
- 賦課金： 韓国ではNOxは2020年から排出賦課金の対象です。排出許容基準以内でも一定濃度以上で排出すると排出量に応じて基本賦課金が課され、基準を超えると超過賦課金が課されます。ただし、NOxの排出許容総量の割当を受けた総量管理事業場はNOxの基本賦課金が免除される代わりに、総量を超えると総量超過課徴金を納めます。[11] そのため、基準をぎりぎり満たす状態より余裕を持たせるほうが、コスト面で有利な場合が多くあります。
- 許可： 統合環境許可（「環境汚染施設の統合管理に関する法律」）の対象事業場では、許可条件に排出施設ごとの基準が反映されます。[3] 許可条件と許可排出基準は定期的に再検討され、施設を変更する際にも改めて検討されます。
これに煙突自動測定機器（TMS）の管理が重なります。TMSの30分平均データは連続する5分データ6個を平均した値であるため、[4]平均濃度が基準内でも、瞬間的に上下する区間が30分平均を押し上げることがあります。目標は平均を下げることと変動を抑えることの2つです。
いいえ。既設脱硝設備の運転条件を点検するだけで余裕が生まれる現場もあります。設備を選ぶ前に、まず現在の設備が設計性能を出しているかを確認するのが順序です。
02 · EXISTING EQUIPMENT
選択肢を見る前に、何を先に確認すべきか？
最初に確認すべきは、現在脱硝設備があるかないかです。同じ基準強化でも、設備がある現場とない現場では必要なものが異なります。
図1. 既設SNCR・SCRがある焼却炉（左）と、脱硝設備がなくバグフィルターのみの焼却炉（右）の比較（概念図）
左は炉内噴霧（SNCR）と触媒反応器（SCR）を備えた事業場、右は脱硝設備がなくバグフィルターのみの事業場です。
出典：株式会社マイクロワン自社技術資料に基づく・AIを活用した概念図・実際の形状・寸法とは異なります
設備があれば補強策が必要です
すでにSNCRやSCRがある場合は、新しい設備に切り替えるより、不足分を補う方法がまず候補になります。このとき確認すべきは、既設設備がなぜ限界に達したかです。還元剤の注入位置と注入量の問題か、温度が合っていないのか、触媒が劣化したのかによって補強方法が変わります。
設備がなければ新設案が必要です
脱硝設備のない焼却炉は、最初から方式を選ぶ必要があります。このときは効率だけを見ず、現在の排ガス系統にどの設備がどの順序で並んでいるかをまず描いてみることが大切です。系統構成は焼却炉の排ガス処理設備はどの順序で構成されるのか？で整理しています。スペースが不足している系統や排ガス温度が低い系統では、選択肢が大きく絞られます。
03 · OPTIONS
選択肢にはどのようなものがあり、それぞれの条件と限界は何か？
焼却炉のNOx低減の選択肢は、大きく8つに分けられます。下の表は、各方式が成り立つ条件と突き当たる限界をひと目で比較したものです。効率の数値は現場条件で大きく変わるため、表には載せていません。
| 選択肢 | 成立条件 | 主な限界 |
|---|---|---|
| SNCR強化 | 既設SNCRがあり、炉内の温度ウィンドウに注入点を設けられること | 温度ウィンドウを外れると効率が下がり、還元剤を増やすとリークアンモニアが増えます。 |
| SCR前段（高ダスト） | 集じん前の高温ガスに反応器を置くスペースと圧力の余裕があること | ばいじんと有害成分に触媒が直接さらされ、被毒と摩耗の管理が必要です。 |
| SCR後段（低ダスト） | 集じんと酸性ガス処理の後に反応器を置く敷地があること | ガス温度が低く再加熱が必要な場合が多く、再加熱エネルギーが運転費を左右します。 |
| セラミックキャンドル触媒フィルター | 高温ガスでばいじんとNOxを同時に処理するろ過設備を新設できること | 約230～370℃の高温運転が前提のため、低温域の既設バグフィルターをそのまま使うより高温位置にろ過設備を新設する場合が多く、投資規模が大きくなり得ます。[12] |
| 上部触媒モジュール | バグフィルター上部の空間にモジュールを載せる構造的な余裕があること | 荷重やガスの流れ、還元剤の混合距離を設計で確認する必要があり、圧力損失が増えることがあります。 |
| 繊維系触媒フィルター（触媒フィルターバッグ） | バグフィルターが稼働中で、チューブシート・ケージの仕様と運転温度が合うこと | 還元剤注入設備の追加が必要で、温度が低いとNOx低減が小さくなります。 |
| SNCR最適化＋後段補完 | SNCRの運転改善の余地があり、不足分だけ補えばよい水準であること | 両設備の還元剤使用量とリークアンモニアを合わせて管理する必要があります。 |
| オゾン酸化＋湿式洗浄 | 排ガス温度が100℃未満で、生成したNO₂・N₂O₅を吸収できるようスクラバーが構成されていること | オゾン発生の電力と洗浄排水の処理が運転費の項目になります。 |
表の方式のうち、代表的な4つを図とともに整理しました。各方式がNOxを減らす位置と前提条件を、カードで直接比較できます。
出典：株式会社マイクロワン自社技術資料に基づく・AIを活用した概念図・実際の形状・寸法とは異なります
04 · SELECTION CRITERIA
選択肢は何を基準に、どの順序で選ぶのか？
基準は5つです。このうち1つでも合わなければ、その選択肢は候補から外れます。
- 敷地： 反応器や追加設備を置くスペースがあるか、既設の配管・ダクトとつなぐ経路があるかを見ます。スペースがなければ、既設設備の中で解決する方式が残ります。
- 投資費： 新設費用だけでなく、運転停止期間と改造範囲まで含めて見る必要があります。
- 運転費： 還元剤、再加熱燃料、オゾン発生の電力、触媒交換、圧力損失の上昇に伴う送風機動力が年間コストを形づくります。
- 再加熱： 後段SCRのように、ガス温度が下がる位置に触媒を置くほど再加熱の負担が大きくなります。
- 設備互換性： 既設バグフィルターのチューブシートとケージの仕様、荷重、運転温度範囲を、導入しようとする方式が受け入れられる必要があります。
点検はこの順序で行います
まず温度から確認するのは、温度条件が方式そのものを決めるからです。炉内にSNCRの温度ウィンドウがあればSNCR、ボイラ出口ガスが触媒の温度域（約250～430℃）に入れば前段SCR、バグフィルターの運転温度が触媒の活性温度域に入れば触媒フィルター、湿式スクラバーのある100℃未満の系統ならオゾン酸化が候補になります。後段SCRは再加熱を前提に検討します。[6]温度を把握しないまま効率表から見ると、条件に合わない方式どうしを比較することになります。
出典：株式会社マイクロワン自社技術資料に基づく・概念整理
可能です。SNCRで平均を下げ、後段で変動分を抑える構成が代表的です。ただし、どの方式も還元剤を使うため、合計のリークアンモニアと還元剤使用量を合わせて管理する必要があります。
05 · FIBER-TYPE CATALYTIC FILTER
繊維系触媒フィルターは、どのような現場で検討できるのか？
触媒フィルターバッグは触媒を担持したろ材で作ったフィルターバッグで、ばいじんはろ過し、NOxは触媒上で還元します。既設バグフィルターが稼働中で、チューブシートとケージの仕様が合う現場では、フィルターバッグを交換し、還元剤注入設備を追加する範囲で脱硝機能を加えられます。設備の新設や反応器の設置が必要な方式に比べ、敷地と改造範囲の負担が小さいことが、この方式を検討する理由です。
検討前に確認すべき条件も明確です。第一に、運転温度が触媒の活性温度域に入っていること。第二に、バグフィルターのチューブシートとケージの仕様が新しいフィルターバッグと合うこと。第三に、還元剤の注入位置と混合距離が確保できること。第四に、被毒成分の多いガスであれば、触媒寿命を別途検討することです。これらの条件をすべて満たせば候補に挙げ、1つでも合わなければ前章の他の選択肢と比較します。
図3. 一般のフィルターバッグを装着したバグフィルター（左）と、還元剤注入設備を追加して触媒フィルターバッグに交換したバグフィルター（右）の比較（概念図）
左は一般のフィルターバッグ（クリーム色）を装着したバグフィルター、右は還元剤注入設備を追加し、フィルターバッグを触媒フィルターバッグ（ライトグレー）に交換したバグフィルターです。
出典：株式会社マイクロワン自社技術資料に基づく・AIを活用した概念図・実際の形状・寸法とは異なります
この分野で顧客現場に納入し、運転実績を積んだ触媒フィルターバッグのサプライヤーは、Gore、Topsoe、マイクロワンなど数えるほどしかありません。2024年には台湾の崁頂（Kanding）焼却炉にCataFill™ 触媒フィルターバッグ3,300本を納入しました。どの製品であっても、現場条件に合うかどうかは個別の検討が必要です。
FAQ
よくある質問
排出基準が強化された場合、既設SNCRの強化だけで対応できますか？
現場によっては可能です。必要な低減幅が小さく、炉内の温度ウィンドウに注入点を追加できれば、SNCRの強化で十分な場合があります。低減幅が大きい場合や温度変動が激しい場合は、リークアンモニアの増加で限界が来るため、後段での補完も合わせて検討します。
稼働中の焼却炉に脱硝設備を追加する場合、停止期間はどのくらい必要ですか？
方式と改造範囲によって異なります。反応器を新設する方式はダクト接続と基礎工事が必要で停止期間が長くなり、フィルターバッグの交換範囲で済む方式は定期補修の日程に合わせられる場合があります。正確な期間は現場調査の後に決まります。
触媒フィルターは後段SCRより運転費が低いですか？
条件によって異なります。後段SCRは再加熱エネルギーが運転費の大きな部分を占めるのに対し、触媒フィルターはろ過系統内で反応するため、別途の再加熱が不要な場合があります。その代わり、フィルターバッグの交換周期と還元剤のコストを合わせて比較する必要があります。
オゾン酸化はすべての焼却炉に適用できますか？
いいえ。排ガス温度が100℃未満で、オゾンで酸化された水溶性NOxを吸収するスクラバーが構成されている必要があります。この条件がなければ、最大80～95%という低減率も期待できません。
- 韓国環境部「大気環境保全法施行規則の改正に関する報道資料」、大韓民国政策ブリーフィング（韓国語）。政策ブリーフィング報道資料
- 「大気管理圏域の大気環境改善に関する特別法」、韓国 法制処 国家法令情報センター（第17条・第19条、韓国語）。大気管理圏域法
- 「環境汚染施設の統合管理に関する法律」、韓国 法制処 国家法令情報センター（第8条・第9条、韓国語）。環境汚染施設法
- 韓国環境公団「CleanSYS用語辞典」（30分平均データ、韓国語）。CleanSYS用語辞典
- U.S. EPA, 「Air Pollution Control Cost Manual, Section 4 Chapter 1: Selective Noncatalytic Reduction」, 2016. EPA SNCR Cost Manual
- U.S. EPA, 「Air Pollution Control Technology Fact Sheet: Selective Catalytic Reduction (SCR)」. EPA SCR Fact Sheet
- GEA, 「BisCat catalytic ceramic candle filter」. GEA BisCat
- Topsoe, 「CataFlex™」. Topsoe CataFlex
- Gore, 「GORE® DeNOx Catalytic Filter Bags」. Gore DeNOx 触媒フィルターバッグ
- Suchak, N. J., US Patent 9,440,188 B2, 「Method for removing contaminants from exhaust gases」. US 9440188 B2
- 韓国 法制処「わかりやすい生活法令情報」、「総量管理事業者の排出賦課金免除」（大気管理圏域法第19条関連、韓国語）。わかりやすい生活法令情報
- Tri-Mer, 「Ceramic Filter Systems」（触媒セラミックフィルターの運転温度）.Tri-Mer Ceramic Filter Systems