ナノレベル浄化技術紹介：中天威尔の革新的なセラミックフィルターシステムによる工業炉排ガス超低排出ソリューション

ナノレベル浄化技術の基本原理と技術的特徴

ナノレベル浄化技術は、中天威尔が10年以上の研究開発を経て確立した画期的な排ガス処理システムです。本技術の核心は、ナノレベル孔径制御技術を応用したセラミックフィルターにあります。このフィルターは平均孔径50-100ナノメートルの微細構造を持ち、従来のバグフィルターや電気集塵機では捕捉困難な微粒子や有害物質を効率的に除去します。

セラミックフィルターの構造的特長

中天威尔のセラミックフィルターは、多孔質セラミック基材に特殊な触媒層を形成した複合構造を採用しています。この構造により、物理的なろ過作用と化学的な触媒反応を同時に進行させ、排ガス中の多様な汚染物質を単一工程で除去することが可能です。

多様な産業分野への適用事例

ガラス溶解炉への適用

ガラス製造プロセスでは、高温での原料溶解により大量のNOx、SOx、粉塵が発生します。中天威尔のナノレベル浄化技術を適用した事例では、従来のSCR+バグフィルターシステムに比べ、設備占有面積を40%削減、エネルギー消費を25%低減しながら、排出濃度をNOx 50mg/Nm³以下、SOx 35mg/Nm³以下、粉塵5mg/Nm³以下に抑制することに成功しました。

ごみ焼却施設での実績

ごみ焼却施設では、ダイオキシン類や重金属を含む複雑な排ガス組成が課題となります。当社のセラミック触媒フィルターシステムは、300℃前後の排ガス温度域で高い除去効率を発揮し、ダイオキシン類を0.1ng-TEQ/Nm³以下、水銀などの重金属を99%以上除去する性能を実証しています。

鉄鋼業における適用

烧结機やコークス炉からの排ガスには、高濃度の粉塵とSOxが含まれます。中天威尔のシステムは、粉塵濃度が50g/Nm³を超える過酷な条件でも安定した性能を維持し、出口粉塵濃度を5mg/Nm³以下に抑制します。また、アルカリ分や重金属による触媒毒化に対しても優れた耐性を示します。

従来技術との比較優位性

高温環境での優位性

従来のバグフィルターは通常200℃以下での使用が限界でしたが、中天威尔のセラミックフィルターは450℃までの高温環境で安定して使用可能です。この特性により、排ガス冷却に必要なエネルギーを削減でき、また高温での触媒反応を効率的に進行させることができます。

技術的な革新点

ナノレベル孔径制御技術

当社独自の成型・焼成技術により、均一なナノレベル孔径分布を実現しました。この微細構造により、PM2.5以下の微細粒子を99.9%以上捕捉するとともに、ろ過抵抗を低く抑えることが可能です。気布比は従来バグフィルターの2-3倍となる2.0-3.0m/minを実現し、コンパクトな設備設計を可能にしています。

複合触媒技術

セラミックフィルター表面に形成した特殊触媒層は、V2O5-WO3/TiO2系従来触媒に比べ、広い温度域（250-400℃）で高い脱硝活性を示します。また、アルカリ金属や重金属による毒化に対する耐性が強く、廃棄物焼却やバイオマス利用など困難な排ガス条件でも長期安定性能を発揮します。

システム設計の特徴

モジュール式設計

中天威尔のナノレベル浄化技術を採用したシステムは、標準化されたモジュールユニットで構成されています。この設計により、お客様の排ガス量や設置スペースに応じた最適なシステム設計が可能です。また、将来の生産量増加に伴うシステム拡張も容易に行えます。

自動制御システム

PLCを中核とした自動制御システムにより、排ガス条件の変動に応じた最適運転を実現します。圧力損失モニタリングによる適時的なバック洗浄制御、触媒活性モニタリングによる還元剤噴射量の最適化など、高度な自動化により運転負荷を軽減します。

環境・経済的メリット

環境性能

本システムの導入により、以下の環境基準を容易に達成可能です：

• NOx排出濃度: 50mg/Nm³以下（O2 10%換算）
• SOx排出濃度: 35mg/Nm³以下
• 粉塵排出濃度: 5mg/Nm³以下
• ダイオキシン類: 0.1ng-TEQ/Nm³以下
• HF排出濃度: 1mg/Nm³以下

経済性評価

初期投資費用は従来システムと同等または若干高めですが、以下の点で優れた経済性を発揮します：

• 維持管理費の30-50%削減
• エネルギー消費の20-30%削減
• フィルター交換周期の延長（3-5年）
• 廃棄物処理費の削減

今後の技術展望

中天威尔は、ナノレベル浄化技術の更なる進化に向け、以下の研究開発を推進しています：

新規触媒材料の開発

貴金属使用量の低減、非貴金属系高性能触媒の開発により、システムコストの更なる低減を目指します。また、低温活性に優れた新規触媒の開発により、より低い温度域での高効率運転を実現します。

デジタルツイン技術の導入

物理システムの仮想モデルを作成し、実時間での性能予測・故障予知を行うデジタルツイン技術の導入を進めています。これにより、予防保全の高度化、運転条件の最適化を実現します。

カーボンニュートラル対応

CO2回収・利用技術との統合システムの開発を進めており、排ガス中のCO2を回収・資源化する技術の実用化を目指しています。