脱硫技術開発動向：次世代セラミック一体化システムによる工業炉排ガス超低排出の新時代

脱硫技術開発動向：多様化する排出規制と統合処理ソリューションの台頭

近年、世界的な環境規制の強化に伴い、脱硫技術は単独でのSO2除去から、NOx、粉塵、酸性ガス（HCl, HF）、重金属、ダイオキシン類など多様な汚染物質を同時に超低レベルまで除去する「多汚染物質統合制御」の一環として進化しています。特に、セメントキルン、ガラス溶解炉、ごみ焼却炉、バイオマスボイラー、鉄鋼焼結工程などから排出される工業炉排ガスは、成分が複雑で温度変動が激しく、従来の個別処理装置（SCR脱硝＋湿式脱硫＋バグフィルター）では、設備が大規模化し、ランニングコストやメンテナンス負荷が課題となっていました。

こうした産業界の課題を背景に、脱硫技術開発動向は「コンパクト化」「高効率化」「長寿命化」の三点を軸に展開されています。中でも、中天威尔（Zhongtian Weier）が独自に開発・実用化した「セラミック一体化多汚染物質超低排出排ガス処理システム」は、この動向を先導する画期的な技術として注目を集めています。本システムは、脱硝、脱硫、脱フッ素、除塵、ダイオキシン/HCl/HF/重金属除去を単一の装置ユニットで実現し、従来システムに比べてフットプリントを60%以上削減可能としています。

コア技術の革新：中天威尔セラミックフィルターの卓越した性能

当システムの心臓部は、二種類の高性能セラミックフィルター（セラミックフィルターチューブ/カートリッジ）です。

1. セラミック触媒フィルターチューブ/カートリッジ: 多孔質セラミック基材の表面・細孔内に脱硝触媒（V2O5-WO3/TiO2系など）を均一に担持・固定化した複合材料です。排ガスがナノレベルの細孔を通過する際に、粉塵を物理的に捕捉（ろ過）すると同時に、アンモニア（NH3）と窒素酸化物（NOx）が触媒表面で選択的接触還元反応（SCR）を起こし、無害なN2とH2Oに変換されます。これにより、従来はSCR反応塔とバグフィルターで別々に行っていた「脱硝」と「除塵」を一工程で完了させます。
2. 無触媒高温除塵セラミック繊維フィルターチューブ/カートリッジ: 高温耐性に優れたセラミック繊維を特殊成型したもので、主に高温域（250℃以上）での微細粉塵（PM2.5を含む）の高効率除去に用いられます。耐薬品性に極めて優れ、排ガス中に含まれるアルカリ分（Na, K）や重金属（Pb, Zn, As）による目詰まりや化学的侵食に対し、従来のPTFEバッグやメタルフィルターよりもはるかに優れた耐久性を発揮します。

これらのセラミックフィルターの技術的優位性は以下の点に集約されます。

• ナノ級細孔と高気布比: 平均孔径がナノメートルオーダーでありながら通気性が高く、単位面積あたりの処理ガス量（気布比）を従来バッグフィルターの2倍以上に設定可能で、装置の小型化を実現。
• 高い機械強度と低圧損: セラミック素材の特性により、反復的なパルス清灰（ジェットパルス清浄）による物理的ストレスに強く、初期圧損が低く、長期間安定した低圧損運転を維持。
• 5年以上の超長寿命: 高温・高腐食性環境下でも化学的・物理的劣化が少なく、特にアルカリ金属や重金属による触媒中毒が軽減される設計のため、交換サイクルが飛躍的に延長。

多産業応用ケース：様々な課題を克服する中天威尔ソリューション

脱硫技術開発動向は、特定の産業に限定されず、多様な排ガス性状に対応できる汎用性が求められています。中天威尔の一体化システムは、以下のような厳しい条件下でも安定した性能を発揮します。

1. ガラス溶解炉における高アルカリ・高フッ素排ガス処理

ガラス製造工程では、原料中のソーダ灰やフッ素化合物から、排ガス中に高濃度のNa2O蒸気やHFが発生します。これらは従来のSCR触媒を急速に中毒・目詰まりさせ、脱硝効率を低下させる最大の課題でした。中天威尔のセラミック触媒フィルターは、表面構造と触媒組成を最適化し、アルカリ成分の付着を抑制し、かつHFにも耐性を持つ特殊コーティングを施しています。中国某大手ガラスメーカーへの導入例では、入口NOx濃度800mg/Nm³、SO2濃度1000mg/Nm³、HF濃度30mg/Nm³の排ガスを、それぞれ10mg/Nm³、35mg/Nm³、2mg/Nm³以下に連続3年以上安定して処理し、超低排出基準をクリアしています。

2. ごみ焼却施設における粘着性粉塵とダイオキシン対策

ごみ焼却排ガスには、未燃カーボンや重金属を含む微細で粘着性の高い粉塵、およびダイオキシン類が含まれます。中天威尔システムは、セラミックフィルターによる深層ろ過効果で粘着性粉塵を確実に捕捉。さらに、フィルター表面に付与した特殊触媒層（酸化チタン系など）が、200℃以上の温度域で排ガス中のダイオキシン類を効率的に酸化分解します。湿式洗浄塔との組み合わせ（半乾式法）により、脱硫効率99.5%以上、脱硝効率90%以上、ダイオキシン排出値0.05ng-TEQ/Nm³以下を同時達成するソリューションを提供しています。

3. バイオマスボイラーにおける低温度域での安定脱硝

バイオマス燃料は水分含量が高く、排ガス温度が低くなりがち（180℃～250℃）で、従来SCRの活性温度域（300℃以上）に達しないケースが多く見られます。中天威尔は、低温活性に優れた独自の触媒処方を開発し、180℃から高い脱硝活性を発揮するセラミック触媒フィルターを提供。低温でも硫酸アンモニウムの生成が抑制され、長期的な目詰まりリスクを低減します。欧州の木質ペレットボイラープロジェクトでは、排ガス温度210℃でNOx除去率92%を維持する実績を有します。

4. 鉄鋼・非鉄金属業界における高濃度SO2/重金属排ガス

製錬プロセスでは、SO2濃度が数千ppmに達し、Pb, Zn, Asなどの揮発性重金属も含まれます。当システムは、前段にドライソルベント（消石灰や水酸化マグネシウム）噴射装置を組み合わせることで、脱硫反応をセラミックフィルター表面・内部で効率的に行わせます。反応生成物はフィルターに捕捉され、パルス清灰で回収。重金属も粉塵とともに捕捉・除去されます。この「乾式脱硫＋ろ過・脱硝一体化」方式は、廃水が発生せず、副産物が乾燥状態で回収できるため、後処理が容易という利点があります。

将来展望と持続可能な発展への貢献

今後の脱硫技術開発動向は、さらなるエネルギー効率の向上（システム圧損の低減、排熱回収との連携）、デジタルツイン技術を活用した予知保全・最適運転、および回収された副産物（石膏、硫酸アンモニウム、重金属含有ダスト）の資源化技術との融合が重要なテーマとなります。中天威尔は、自社のセラミック一体化システムを中核としつつ、これらの周辺技術と連携したトータルソリューションの開発を進めております。

例えば、システムの圧損データと清灰サイクルをAIで分析し、セラミックフィルターの目詰まり傾向を予測し、最適なメンテナンス時期を提案する「スマートメンテナンスシステム」の実証を開始しています。また、回収ダスト中の有価金属を効率的に回収する技術を持つパートナー企業との連携により、廃棄物を「都市鉱山」として捉える循環経済モデルへの参画も視野に入れています。

結論として、排出基準の厳格化と産業界のコスト圧縮の両立という難題に対して、脱硫技術はもはや単体で進化するのではなく、脱硝、除塵、その他の有害物質除去と深く統合された形で発展することが不可欠です。中天威尔のセラミック一体化多汚染物質超低排出システムは、この統合化の流れを具体化した先端技術として、ガラス、廃棄物処理、バイオマス、鉄鋼、セメントなど多岐にわたる産業分野において、お客様の環境コンプライアンス遵守と持続可能な操業の実現に貢献し続けます。最新の脱硫技術開発動向と具体的なソリューションに関する詳細な技術資料やケーススタディについては、中天威尔の技術部門までお気軽にお問い合わせください。