大阪セラミックフィルター 施工事例：ガラス溶解炉向け多機能統合排ガス浄化システムの実績紹介

大阪セラミックフィルター施工事例：ガラス製造業界における革新的な排ガス浄化ソリューション

本稿では、大阪地域におけるセラミックフィルター施工事例として、ガラス溶解炉向けの高度な排ガス浄化システムの設計・施工・運転実績について詳細に解説します。中天威尔の先進的なセラミックフィルター技術を活用し、厳しい環境規制をクリアしながらも、運用コストを大幅に削減した成功事例をご紹介します。

1. プロジェクト概要と背景

大阪府内に立地するガラス製造工場において、既存の排ガス処理設備の更新プロジェクトが実施されました。従来のバグフィルターとSCR脱硝システムでは、新たに導入された排ガス規制（NOx 100mg/Nm³以下、粉塵10mg/Nm³以下）を満たすことが困難となっていました。特に、ガラス溶解炉から排出される排ガスには、高濃度のNOx、SOx、フッ素化合物、重金属類が含まれており、従来技術では安定した超低排出を実現することができませんでした。

この課題を解決するため、中天威尔の大阪セラミックフィルター施工事例として、セラミック触媒フィルターを中心とした統合排ガス浄化システムの導入が決定されました。本システムは、単一の装置で脱硝、脱硫、脱フッ素、除塵、ダイオキシン類除去を同時に行うことができる画期的なソリューションです。

2. システム設計の技術的特徴

2.1 セラミックフィルターの構造設計

本プロジェクトで採用されたセラミックフィルターは、中天威尔独自のナノ構造制御技術により開発された多孔質セラミック材料を基材としています。フィルターの孔径は50〜100ナノメートルに制御されており、PM2.5などの微粒子状物質を99.9%以上の効率で捕捉することが可能です。また、フィルター表面には脱硝触媒が均一にコーティングされており、排ガス中のNOxを選択的に還元除去する機能を有しています。

フィルターの形状はハニカム構造を採用し、単位体積あたりの有効表面積を最大化しています。この設計により、従来のバグフィルターと比較して、設置面積を約40%削減することに成功しました。また、セラミック材料の耐熱性（最高使用温度450℃）を活かし、排ガス温度を下げることなく処理できるため、再加热用のエネルギー消費を削減できました。

2.2 多管束システムの最適配置

大阪セラミックフィルター施工事例において特徴的なのは、複数のセラミックフィルターユニットを最適に配置した多管束システムの設計です。各フィルターユニットは独立したガス流路を有しており、メンテナンス時でもシステム全体を停止することなく、一部ユニットのみを隔離して作業を行うことが可能です。

システム全体の圧力損失を最小化するため、CFD（数値流体力学）解析を用いた流路設計を実施しました。その結果、従来システムと比較して、送風機の動力消費を約25%削減することに成功しています。また、各フィルターユニットには圧力センサーを設置し、目詰まりの早期検知と自動洗浄システムとの連携を実現しました。

3. 施工工程の詳細と品質管理

3.1 現場調査と基礎設計

施工前には詳細な現場調査を実施し、既存設備の配置、排ガス条件、運用スケジュールなどを詳細に把握しました。特に、ガラス溶解炉の運転サイクル（連続運転・バッチ運転）を考慮したシステム設計が重要でした。調査結果に基づき、排ガス流量30,000 Nm³/h、温度350℃という条件下で最適なフィルターサイズと配置を決定しました。

基礎設計段階では、耐震計算、風荷重計算、熱応力解析など、厳格な構造計算を実施しました。大阪地域の地震リスクを考慮し、免震構造を採用した支持架台を設計しました。また、高温環境下での材料の熱膨張を考慮したエキスパンションジョイントの設置など、詳細な設計を行いました。

3.2 据付工程と調整作業

大阪セラミックフィルター施工事例の据付工程は、既存設備の運転を停止することなく実施する必要がありました。このため、段階的な施工計画を立案し、まずは新しいシステムの基礎工事と支持架台の設置から着手しました。既存配管との接続作業は、計画停止期間中に集中して実施し、工期の短縮を図りました。

セラミックフィルター本体の据付では、専用の取り付け治具を開発し、フィルターの破損リスクを最小化しました。各フィルターユニットの気密試験、耐圧試験を実施し、設計通りの性能を発揮できることを確認しました。調整作業では、実際の排ガスを用いた性能試験を実施し、設計値通りの除去効率（NOx 95%以上、粉塵99.9%以上）を達成していることを確認しました。

4. 運転実績と性能評価

4.1 排出濃度の経時変化

システム稼働後、3年間にわたる連続モニタリングデータを分析した結果、排出ガス中のNOx濃度は常に80mg/Nm³以下、粉塵濃度は5mg/Nm³以下を維持していることが確認されました。これは、従来システムと比較して、NOx排出量を約60%、粉塵排出量を約85%削減したことになります。

特に注目すべきは、システムの長期安定性です。3年間の運転期間中、除去効率の低下や圧力損失の急激な上昇は観測されず、安定した性能を維持しています。これは、中天威尔のセラミックフィルターが、排ガス中のアルカリ成分、重金属による触媒毒化に対して優れた耐性を有していることを示しています。

4.2 メンテナンス実績と経済性評価

p>
本大阪セラミックフィルター施工事例におけるメンテナンス実績は、従来システムと比較して大幅な改善が見られました。従来のバグフィルターでは、フィルター交換周期が1〜2年であったのに対し、セラミックフィルターは5年以上の使用寿命が見込まれています。これにより、フィルター交換に伴うランニングコストを約70%削減することができました。

また、自動洗浄システムの導入により、メンテナンス作業員の暴露リスクを低減し、安全面でも大きな改善が見られました。洗浠用水の使用量も従来比で約40%削減され、水資源の有効活用にも貢献しています。

5. 技術的優位性と今後の展望

5.1 従来技術との比較優位性

本大阪セラミックフィルター施工事例で実証された技術的優位性は多岐にわたります。まず、単一装置での多汚染物質同時除去により、設備のコンパクト化と設置面積の削減を実現しました。従来システムでは、脱硝装置、脱硫装置、集塵装置を個別に設置する必要がありましたが、本システムではこれらの機能を一体化しています。

また、高温での処理が可能なため、排ガスの再加热に必要なエネルギー消費を削減できました。これは、温室効果ガスの削減にも寄与しており、環境負荷の低減という観点でも優れた性能を発揮しています。さらに、セラミック材料の耐腐食性により、酸性ガスに対する耐久性も従来技術を上回っています。

5.2 他業種への適用可能性

本大阪セラミックフィルター施工事例で確立された技術は、ガラス製造業界以外にも幅広く応用可能です。例えば、セメントキルン、鉄鋼焼結炉、廃棄物焼却炉など、高温で多様な汚染物質を含む排ガスを発生させるプロセスへの適用が期待されています。

特に、バイオマスボイラーからの排ガス処理では、排ガス中のアルカリ金属による触媒毒化が課題となっていますが、本セラミックフィルターの耐アルカリ性はこの課題を解決する有力な手段となります。また、化学プラントからの酸性ガス処理にも適用可能であり、今後の市場拡大が期待されています。

6. まとめと今後の展開

本大阪セラミックフィルター施工事例は、中天威尔の先進的な排ガス浄化技術が、実際の工業プロセスにおいて高い性能と信頼性を発揮することを実証しました。厳しい環境規制に対応しながらも、ランニングコストを大幅に削減し、持続可能な産業発展に貢献するソリューションを提供しました。

今後の展開として、さらに高機能なセラミックフィルターの開発や、AIを活用した最適運転システムの構築など、技術の進化を継続していく予定です。また、海外市場への展開も視野に入れており、国際的な環境規制に対応した製品ラインナップの拡充を図っていきます。

技術相談・お問い合わせ
本大阪セラミックフィルター施工事例に関する技術相談、お見積り依頼は、中天威尔技術サポートセンターまでお気軽にお問い合わせください。お客様の排ガス条件に合わせた最適なソリューションをご提案いたします。