主灰と飛灰の違いとは？回収場所・成分・処理と石炭灰との区別

主灰は焼却炉の底から排出される灰、飛灰は排ガスに運ばれて集じん設備などで回収される灰です。まず回収された場所で分け、成分や処理方法は燃料と設備に合わせて判断します。

ごみ焼却の飛灰と、石炭火力で材料利用するフライアッシュは、同じ英語名でも性状が異なります。回収経路から処理・搬出までを追い、現場で混同しやすい成分、重量、法区分を整理します。

主灰と飛灰の違い

主灰は「しゅばい」、飛灰は「ひばい」と読み、英語ではそれぞれbottom ash、fly ashと呼びます。どちらも、炉底へ落ちるものと、ガスとともに炉の外へ運ばれるものを分けた名前です。

ごみ焼却では、炉底に残る主灰を焼却灰や燃え殻、集じんした飛灰をばいじんとも呼びます。図面や処理契約では名称が指す範囲が重要になるため、呼び名と実際の排出口を対応させておきます。

炉底と排ガス側で、灰の出口が分かれる

ストーカ式のごみ焼却炉では、ごみが火格子上を進みながら燃え、残った灰が終端から落下します。これが主灰の代表的な経路で、燃えない金属片やガラスなども一緒に排出されます。

一方、燃焼中の細かな粒子は上昇する排ガスに乗り、ボイラーや煙道を通って下流へ移動します。その灰を集じん機で捕集して煙突へ出すガスと分け、専用の灰処理系統へ送ります。

伝熱管や灰搬送装置の詳細は省略しています。ボイラー落灰の行先は、発生源・法区分・性状に加え、施設の設計と処理先の受入条件を照合します。

飛灰がたまるのは集じん機だけではなく、排ガスの途中にも、管群の下や煙道の曲がり部など粒子が落ちてたまる場所があります。集じん機の出口だけでなく各ホッパの行先を追うと、その施設で飛灰として管理する範囲が分かります。

灰の経路は、燃料から蒸気を取り出す系統と並べて見ると理解しやすく、炉と伝熱面の基本的な関係はボイラーの仕組みと種類で整理しています。

粒の大きさや見た目だけで分類しない

回収経路の違いは粒の大きさにも表れ、主灰には大きな不燃物や塊が混じる一方、飛灰は一般に細かな粉体として扱うことが多くなります。ただし、湿らせた飛灰は団粒になり、破砕した主灰は細かくなるため、粒径だけで両者を区別しません。

灰が高温で軟化・溶融して付着し、塊になる現象はクリンカの発生につながります。大きな塊は排出口や搬送装置をふさぐので、分離装置や破砕機を組み合わせて取り扱う設備もあります。

比較する点	主灰	飛灰
主な回収位置	炉底・火格子終端	排ガス側の集じん設備など
取り扱う形状	塊・粒・不燃物が混在	細かな粉体。加湿後は団粒にもなる
設備上の課題	大塊、噛み込み、残熱	粉じん、付着、閉塞、空気の抜け
輸送の例	コンベヤ・容器搬出	密閉コンベヤ・空気輸送
処理・利用の判断	燃料・回収箇所・分析値・法区分・受入条件で判断する

設備方式により両方とも湿灰・乾灰の系統があります。灰の外観は、分析や発生源の記録の代わりにはなりません。

石炭火力では炉底で回収した灰をクリンカアッシュと呼び、冷却・破砕して砂状にする例があります。冷却には水で冷やす湿式のほか、空気で冷やして乾いたまま搬出する乾式の設備も使われています。

色についても、黒い灰がすべて未燃炭素、白い灰がすべて安全な材料という見方は避けます。外観の変化は運転状態を調べる手がかりになりますが、成分や溶出性を判断するには分析値が必要です。

ごみ焼却飛灰と石炭フライアッシュの成分を分ける

微粉炭ボイラーのフライアッシュは、石炭中の無機成分が燃焼後に残ったもので、シリカやアルミナを多く含み、セメント原料や混合材、コンクリート用の混和材として利用されるものもあります。

ただし同じ石炭灰でも未燃炭素、粒度、化学組成などが違うため、用途に応じて品質を管理しており、集じん機から回収した全量がそのままコンクリート用製品になるわけではありません。

ごみ焼却の飛灰には、ごみに由来する成分に加えて排ガス処理で使う薬剤や反応生成物も混じるので、石炭灰の説明をそのまま当てはめて主成分や再利用先を一律に決めることはできません。

特にごみ焼却飛灰では、重金属の溶出や水溶性塩類などが処理方法や利用先を左右します。セメント工場へ送る場合も、受入先が定める成分・水分・異物などの条件に適合させる工程が必要です。

炉内で灰がどの程度軟らかくなるかは、燃料の灰組成と温度条件に関係します。伝熱面への付着や腐食を考えるときはボイラーの高温腐食と低温腐食も合わせて見ると、成分を調べる目的がはっきりします。

主灰と飛灰の発生割合も、ごみ質、燃料、炉の方式、回収範囲によって変わるため、ごみ焼却炉で主灰が多い例を、微粉炭ボイラーや流動床ボイラーの搬送能力へそのまま流用しないようにします。

飛灰は集じんと払い落しで回収する

飛灰を捕集する代表的な装置がバグフィルタで、排ガスをろ布に通し、ガス中の粒子をろ布の表面側で捕集します。粒子を含む側と清浄側を仕切り、捕集した灰は払い落として下部のホッパへ集めます。

ろ布の表面では付着した灰や薬剤の層も捕集に関わるため、払い落し後も必要な層を残して運転します。飛灰量を評価するときも、燃料由来の灰と設備へ投入した薬剤を分けて集計します。

ろ布・灰層の細部、払い落し機構や排出弁を省略しています。実機の点検・開放は停止、残圧・残熱の除去、粉じん対策などの作業手順に従います。

ボイラーの管群で落ちた灰と、薬剤が加わった集じん灰では処理条件が異なる場合があるので、すべてを一つのコンベヤへ集める前に、各排出口の分析や処理先との取合いを整理します。

伝熱管に付着した灰を落とす装置がスートブロワで、煤吹きで落ちた灰も下部へ流れます。そのため灰搬送量の変化は、燃料の変動だけでなく清掃操作との時間関係も合わせて見ます。

エコノマイザや空気予熱器など、排ガスの下流で灰がたまる位置も設備図で追います。ホッパが空でも上部に付着が残ることがあるため、排出量だけを伝熱面の清浄度の指標にはしません。

処理と再利用は、発生源と分析値で決める

灰の呼び名は、法令上の廃棄物区分や処理基準と一対一には対応しません。一般廃棄物と産業廃棄物を分けたうえで、発生施設や有害物質の条件に沿って、特別管理廃棄物への該当を判断します。

環境省は、ごみ処理施設の集じん設備から生じるばいじんを、特別管理一般廃棄物の対象として示しています。具体的な対象施設は、廃棄物処理法施行令第1条・別表第一などの規定と、施設条件を照合します。

石炭火力や産業廃棄物焼却の灰は、同じ「飛灰」という名称でも、この一般廃棄物の区分を直接当てはめません。発生工程と性状から産業廃棄物側の規定を見て、処理の委託範囲や受入条件を整えます。

判断の段階	記録する情報	次に決めること
発生源	燃料・焼却物、施設、灰の排出口	適用する廃棄物の区分
性状	成分、溶出性、水分、異物など	処理工程と分別の範囲
処理後	処理条件、分析、ロットと日付	処分・資源利用の受入可否
搬出	量、輸送形態、行先、契約範囲	飛散防止と必要な管理記録

個々の施設に適用する許可・基準の判定表ではありません。主灰も有害性の評価が必要で、飛灰と分けたことだけでは安全性を保証できません。

飛灰の処理には、重金属の溶出を抑える薬剤処理、セメント固化、溶融などの方式があります。処理物の性状は投入量や混練状態で変わるため、運転記録と処理後の評価を組み合わせて確かめます。

薬剤を混ぜて見た目が固まっただけでは、所定の処理が完了した証拠にはなりません。薬剤の選定や添加条件は処理設備の手順に従い、発生するガスや粉じんも含めて作業環境を管理します。

埋立処分は、灰を材料として使う再利用とは区別します。セメント原料や土木材料として利用する場合は、灰の処理に加えて、用途ごとの品質と環境安全性、受入先の条件を満たす必要があります。

主灰から金属を回収すること、灰を溶融してスラグを得ること、処理した灰を埋め立てることは、それぞれ異なる工程です。搬出量の減少を評価するときも、回収物と処理物と最終処分物を別に記録します。

灰の発生量と貯留・搬出の確認

乾いた灰と処理後の重量を分けて計算する

灰の発生割合を比べるときは、どの位置で計量した数値かをそろえます。乾いた灰の重量と、冷却水や薬剤を加えた後の重量を混ぜると、燃料から発生した灰の比率を正しく表せないからです。

説明用に、乾いた主灰600kg/h、乾いた飛灰400kg/hが発生する設備を考えます。主灰に水300kg/h、飛灰に薬剤40kg/hと水60kg/hを加え、蒸発や流出はないものとする帳簿上の条件です。

系統	乾いた灰	加えたもの	搬出する処理物
主灰	600kg/h	水300kg/h	900kg/h
飛灰	400kg/h	薬剤40＋水60kg/h	500kg/h
合計	1000kg/h	400kg/h	1400kg/h

実機は冷却水の排出や蒸発、回収金属、粉じんの循環なども収支に入れます。この例は、基準をそろえる必要性を示すための単純化です。

この例では、燃焼から発生した飛灰の割合は40％ですが、処理物の搬出重量では約35.7％になります。どちらの計算も正しく、分母と計量点が違うだけなので、目的に応じて使い分けます。

搬出車両の計量値だけを使うと、水分や薬剤の変更を燃焼灰の増減と取り違えることがあります。日報には乾湿の基準、計量箇所、運転時間、添加量を残し、同じ期間の量どうしを比較します。

灰量の増加と未燃分の増加も、同じ現象として扱わずに調べます。燃料の灰分や処理量と並べて、空気比と排ガス酸素濃度、燃焼の状態、未燃分の分析を読み合わせると、原因を整理できます。

灰に含まれる未燃分や残熱は、熱の収支を考える際にも関わります。灰の発生量を減らすことだけを目的にせず、ボイラー効率の入出熱と損失を使って、燃料と蒸気、排ガスの変化も合わせて評価します。

貯留と搬出は、粉じん・残熱・閉塞を見て決める

回収した主灰や飛灰は、ホッパ、ピット、サイロ、専用容器などにいったん貯留してから次工程へ搬出します。主灰の塊や金属片と飛灰の細かな粉体では、適した排出機構や輸送設備が変わります。

主灰はコンベヤで運ぶほか、冷却後の灰を容器や車両へ積み替える方法があります。フォークリフトを使うのは対応する容器で扱う場合で、ばら灰の搬送を一律にフォークリフトで行うわけではありません。

乾いた飛灰は、密閉コンベヤや空気輸送でサイロへ送り、飛散を抑えながら扱います。空気輸送では灰とともに入る空気の逃げ道や集じん設備も必要になるため、配管だけでは系統が完結しません。

閉塞時に人が内部へ入る、出口を開ける、外から衝撃を与えるといった操作を示す図ではありません。設備を安全状態にし、所定の閉塞対応手順を使います。

上の例では使用可能な容積が4m³、そこへ入る重量が3.2tで、流入0.5t/hなら6.4時間分です。計算の要所は、材料そのものの密度ではなく、粒の間の空気も含めた「かさ密度」を用いる点にあります。

この値は、空の容器へ排出せず一定流量で受け入れ、かさ密度は流入物と同じ含水状態の値で貯留中も一定と仮定した計算です。

実際の搬出計画では、警報から停止までの余裕、灰の付着、排出能力、搬出車の到着間隔を加味します。容積から出した6.4時間を、そのまま安全に運転を継続できる保証時間として使わないようにします。

灰の量や性状が変わったときの調べ方

搬出量が急に増えたら、まず燃料・ごみの処理量、加水量、薬剤量、計量期間を並べます。次に各ホッパの排出量や清掃操作を追い、発生量が増えたのか、たまっていた灰が出たのかを分けます。

灰が出なくなった場合は、発生が止まったと判断する前に、レベル、排出装置の運転状態、搬送先の受入状態を見ます。閉塞した場所の上流に灰がたまり続けると、別の機器へ影響が広がるためです。

分析値が変わったときは、採取位置、採取した時刻、添加前後のどちらか、試料の保管状態をそろえます。異なる灰を混ぜた平均値だけでは、どの燃料やどの工程が変動の原因かを追いにくくなります。

点検の結果は、灰の回収箇所と処理系統の図へ戻して残すと、次の調査にも使えます。主要工程はPFD、接続や計器・弁はP&IDで追うという図面の役割の違いを使い分けると、記録が整理されます。

主灰と飛灰のよくある質問

主灰は大きな粒、飛灰は小さな粒という違いですか？

粒の細かさには傾向がありますが、基本は炉底と排ガス側という回収経路の違いで区別します。主灰を破砕したり飛灰を加湿して固めたりすると外観が変わるので、排出口と処理履歴から見分けます。

飛灰とフライアッシュは同じものですか？

fly ashは飛灰の英語名ですが、材料分野では石炭由来の製品を指すこともあるため、ごみ焼却飛灰をコンクリート用フライアッシュと同じ性状として扱わず、発生源と品質条件を明らかにします。

主灰なら処理せずに再利用できますか？

主灰という名称だけでは再利用の可否や安全性は判断できないので、含まれる金属や塩類、異物などを調べ、選別・処理と受入用途の条件を整えたうえで、埋立処分とは分けて管理します。

主灰と飛灰の割合は決まっていますか？

燃料やごみ質、炉方式、集じん・回収経路で変わるため、全施設に共通する固定比率はありません。量を比較するときは、乾灰と加水後の重量、薬剤を加えた前後、計量期間をそろえます。

飛灰はすべて特別管理一般廃棄物ですか？

対象となるごみ処理施設のばいじんと、石炭火力などから出る灰では、見るべき法区分が異なります。飛灰という呼び名だけで決めず、発生施設、廃棄物の区分、性状に適用される規定を照合します。

まとめ

主灰は炉底へ落ちて排出される灰、飛灰は排ガスに運ばれた粒子を集じん設備などで回収した灰です。回収位置を起点に、燃料や焼却物の違い、混入物、処理の履歴を整理して取り扱います。

石炭フライアッシュの成分や利用方法を、ごみ焼却飛灰へそのまま当てはめることはできません。灰を貯留して搬出するまでの工程を分け、適用する法区分と分析値、受入先の条件を結び付けます。

重量を比べる際は水や薬剤を加えた前後を区別し、容量を見積もる際はかさ密度と排出状態を見ます。発生から処理・処分・資源利用までを一つの系統として記録すると、灰の増減や不調の原因を追えます。

出典・参考資料

• 環境省「災害廃棄物対策情報サイト・用語集」：燃え殻・ばいじんの回収位置。
• 環境省「特別管理廃棄物規制の概要」、廃棄物処理法施行令：第1条・別表第一ほか、発生施設と廃棄物区分。
• カーボンフロンティア機構「石炭灰の概要」、フライアッシュ、クリンカアッシュ：石炭灰の回収箇所・成分・利用。
• 環境省「焼却処理の基本的な流れ・バグフィルターの構造」：ろ布と灰層、払い落し。放射性物質対策の個別条件は本記事の一般条件へ転用していません。
• 環境省「飛灰処理薬剤による二硫化炭素の発生について」：重金属の溶出抑制と処理薬剤の取り扱い。
• 川崎重工「新型乾式クリンカ処理システム」、高濃度輸送方式：大塊の分離・乾式搬送、飛灰の空気輸送の設備例。

資源化の前処理は、太平洋セメント「都市ごみのセメント資源化」を参照。貯留・搬送は、兵神装備「粉体が槽内で引き起こす現象」、川崎重工「乾式クリンカコンベヤ処理方式」も参照しています。