ごみ処理施設の煙突が高い理由を調べてみた

小学校の社会の授業の定番といえば、「ごみ焼却場」。

そもそも燃やしてるのがごみだから、その排ガスもなんとなく人体に良いものではなさそうなイメージがありますが、少なくとも私が小学生だった頃はちょうど、ごみの焼却で発生したダイオキシンが有害だというのがホットな話題だったので、実際に有害な成分は一定含まれるのでしょう。

というわけで、あまり真面目に考えたことはありませんでしたが、ごみ処理場の煙突がやたら背が高いのは、少しでも人界から離れたところで有害なガスを放出したいから、と薄ぼんやり思っていました。

ところが、令和になり最近たまたま見かけたごみ処理場の煙突も、やっぱり背が高い。

環境意識がこれだけ高まってるこのご時世で、有害ガスをばらまいているとも思えない。

すると、ごみ処理場の煙突の背が高いのは、有害ガスを隔離するためではなかったのか？

なぜごみ処理場の煙突が背が高いか、調べてみることにしました。

結論の先取り：高い煙突は「残留リスクを空間的に希釈するため」の装置

現代のごみ処理施設は、高効率の燃焼と高度な排ガス処理（集じん、脱酸素化、脱硝、酸性ガス除去、活性炭によるダイオキシン等の吸着）を経て、厳しい基準を満たすように設計されています。

ではなぜ、それでも煙突は高いのか。端的にいえば、最終的に残り得る微量の汚染物質や臭気、温度・湿度の偏差を、大気の流れと混合（拡散）に委ねて、地上付近の濃度をさらに低く保つためです。煙突は「最後の安全率」を担う装置で、処理性能と大気拡散設計をセットで最適化する発想です。

仕組み1：大気拡散と「プルームライズ」

煙突から出る排ガスは、周囲の空気よりも温かく、さらにある程度の上向き速度を持ちます。この温度差と速度により、ガスは上昇浮力を得て、煙突頂部からさらに持ち上がります。これはプルームライズと呼ばれるようです。高さを稼ぐと、プルームが地上に到達するまでの距離と時間が伸び、拡散と希釈が進む。結果として、人が生活する呼吸域（概ね地上数メートル）での時間平均濃度は大幅に下がるということです。

高さH（本体）＋上昇量Δh（プルームライズ）＝実効放出高さ
実効放出高さが高いほど、地表の最大着地濃度は低くなる傾向
気象条件（風速、安定度、逆転層）で効果は変動するため、複数年の気象データで評価するのが一般的

仕組み2：建物の乱流（ダウンウォッシュ）回避

背の低い排出口が大きな建屋や周辺構造物の風下にあると、建物周りの乱流で排ガスが引きずり下ろされ、かえって近傍の地表濃度が高くなる現象（建物ダウンウォッシュ）が起きます。そこで、煙突の高さを「建物の影響圏」より上に抜く。海外ではGEP（Good Engineering Practice）スタック高という設計概念があり、建物高さや幅に応じて、ダウンウォッシュの強い領域を避けるための最低高さの考え方が使われるようです。要は「乱されにくい風の層に放つ」設計ということです。

仕組み3：臭気・水蒸気・視環境への配慮

排ガスは法基準内で無害化されているといっても、水蒸気による可視化（白煙）や微弱な臭気が残ることがあります。これが地表付近でとどまると不快感や苦情につながるため、高い煙突から放出することで、可視プルームの地表での顕在化を抑え、施設境界での臭気指数を低減します。また、冬季の逆転層や無風に近い日など悪条件を想定した時でも苦情リスクが下がるため、結果として、景観上の存在感は増す反面、生活環境への体感的影響はむしろ小さくなるということです。

仕組み4：規制値遵守のための「保険」

日本では大気汚染防止法に基づくばい煙規制や、自治体の要綱・指導基準によって、排出口の濃度規制に加え、施設境界や周辺での環境基準達成が求められます。設計段階では、燃焼条件と排ガス処理装置で濃度を下げたうえで、拡散計算（ガウス拡散式などの大気拡散モデル）により、年間・季節・時刻ごとの気象条件を織り込んで地表濃度を評価します。必要なら、煙突高さやガス温度、排出速度（ノズル径・ファン出力）を調整して、最悪条件下でも環境基準をクリアする余裕を確保します。高さは、その余裕度を稼ぐための強力なパラメータです。

仕組み5：熱回収・省エネとのトレードオフ設計

近年のごみ発電（熱回収）施設では、ボイラ効率を高めるために排ガス熱を回収したのち、低温側でも酸性露点腐食を避ける範囲でガス温度を下げる傾向にある。ガス温度が下がると浮力（プルームライズ）は弱まり、拡散上は不利になり得ます。その不利を補う手段の一つが煙突の高さだということです。つまり「エネルギー回収で低温＋処理高度化で低濃度」でも、最終的に地表濃度を十分低くするため、高さで担保するというバランスが取られるのです。

よくある誤解の整理

誤解1：「高いのは有害物質を“遠くに捨てるため”」
- 実態は、規制値の枠内に残る微量分を広く薄く混ぜる工学的な希釈設計。遠くに押し付ける発想ではなく、どこでも人が吸う空気として安全側に倒すための空間設計です。
誤解2：「処理が十分なら低い煙突でよいはず」
- 「世の中に絶対はない」なんてよく言われますが、「処理が十分」と言っても、100%ではないということです。そこに前述の建物ダウンウォッシュなどの気象・地形効果があると、排ガス濃度に局所的ピークが生じる可能性があります。なので、拡散して薄める処置が必要です。
誤解3：「白い煙は汚染の証拠」
- 「煙」という表現がそもそも当てはまらないかもしれませんが、白煙の多くは水蒸気の凝結が見せる白色の可視プルームで、高度処理でも気象条件によっては見えるものです。有害性と可視性とは別に考える必要があります。

排ガスのデザイン（簡略）

というわけで、排ガス処理の一連の考え方を、ごくあっさりまとめてみます。

燃焼・ボイラ・排ガス処理フローを設計し、主要物質（粉じん、NOx、SOx、HCl、Hg、ダイオキシン等）を法規・条例・指導基準以下に抑える。
排ガスの温度、流量、ノズル径、排出速度を仮定し、建屋形状や周辺地物を含む拡散解析を行う。
気象データ（風配、安定度、逆転頻度、風速分布）を踏まえ、地表濃度の最大点と発生頻度を評価。
建物ダウンウォッシュの回避条件を満たすよう高さを調整。必要に応じて排出速度やガス温度も見直す。
景観・構造・耐震・維持管理（点検・煙突内面の腐食対策）コストも合わせて最適化する。

この中で、高さは気象や建物影響という不確実性に対して「最後に効くツマミ」で、規制遵守と社会受容性を安定的に確保する役割を持つのです。

現代の「高い煙突」の意味

1970〜90年代に議論されたダイオキシン問題を経て、日本の焼却設備は燃焼管理と排ガス処理が飛躍的に高度化しました。そのうえで、煙突は「昔のように汚い煙を上空に逃がす」ためではなく、処理後の微小な残留を、都市環境の複雑な風・地形の中でピーク化させないための安心設計として位置づけられています。環境意識が高まった現在だからこそ、見た目の象徴性とは裏腹に、実はリスク低減のための誠実な工学装置になっている、というのが実像でした。深イイですね。