重金属同時捕集の重要性と中天威尔の技術的アプローチ

工業活動、特にガラス溶解炉、廃棄物焼却、金属精錬、セメントキルン、バイオマスボイラーなどの工業炉から排出される排ガスには、鉛（Pb）、水銀（Hg）、カドミウム（Cd）、クロム（Cr）、ヒ素（As）などの重金属が含まれることが多くあります。これらの微細な重金属粒子は大気中に拡散し、呼吸を通じて人体に直接取り込まれることで、神経系障害、発がん性、腎機能障害、発達障害など、深刻な健康影響を及ぼす可能性があります。従来の排ガス処理システムでは、脱硝（SCR/SNCR）、脱硫、集塵（バグフィルターや電気集塵機）が別々の工程で行われることが多く、特に気化しやすい水銀などの重金属の同時捕集効率には限界がありました。

従来技術の課題と中天威尔「陶瓷一体化」システムの革新

従来のバグフィルターは、高温・高湿・腐食性ガスに弱く、寿命が短い課題がありました。電気集塵機は高抵抗性ダストや微細粒子の除去効率に課題を抱えています。また、SCR脱硝触媒は、排ガス中の重金属やアルカリ金属によって容易に触媒中毒を起こし、活性が著しく低下するという技術的ボトルネックがありました。このような課題を背景に、中天威尔が独自開発した「陶瓷一体化多污染物超低排放排ガス処理システム」は、画期的な解決策を提供します。

当システムの核心は、二種類の独自開発セラミックフィルターチューブ（フィルターエレメント）にあります。

1. セラミック触媒フィルターチューブ（フィルターエレメント）：セラミックフィルター基材の表面または内部に、脱硝（NOx除去）機能を持つ触媒を担持した複合材料です。ナノレベルの細孔構造を持ち、粒子状物質を物理的に捕捉しながら、同時にガス状のNOxを窒素と水に還元します。
2. 無触媒高温集塵セラミック繊維フィルターチューブ（フィルターエレメント）：耐熱性に優れたセラミック繊維で構成され、高温（500℃以上）の排ガス中でも安定した集塵性能を発揮します。触媒は含まれませんが、高い機械的強度と化学的安定性を特徴とします。

これらのフィルターチューブを多管束システムとして集積することで、一つのコンパクトな装置内で、脱硝、脱硫、脱弗、集塵、ダイオキシン類除去、HCl/HF除去、そして重金属の同時捕集を実現しています。これはまさに、「重金属同時捕集」を高度化し、その健康影響を低減するための理想的なエンジニアリングソリューションと言えます。

重金属同時捕集のメカニズムと技術的優位性

中天威尔のセラミックフィルターチューブが重金属を効果的に同時捕集できる理由は、その独特の構造と機能にあります。

• ナノレベル細孔による物理的捕捉：フィルターチューブの基材は、サブミクロンからナノメートルサイズの微細な空隙を有しています。これにより、PM2.5以下の微細飛灰や、その飛灰表面に凝縮・吸着した重金属（特に粒子状水銀、鉛化合物など）を高い効率で捕捉します。
• 表面化学による吸着・固定化：セラミック材料の表面特性や、脱硫工程で添加される吸収剤（例：水酸化カルシウム、活性炭など）との組み合わせにより、気状の水銀（Hg0）を酸化して水溶性の酸化水銀（Hg2+）に変換し、その後フィルターケーキ内で捕捉・固定化します。このプロセスは、重金属同時捕集の鍵となる技術です。
• 高温安定性による包括的処理：システムは高温状態で動作可能なため、排ガス冷却に伴う重金属の再揮発を抑制できます。また、ダイオキシン類の高温分解（850℃以上）と低温再合成の抑制にも効果的です。
• 触媒中毒への耐性：従来のSCR触媒とは異なり、セラミック触媒フィルターは、ダスト中に含まれる重金属やアルカリ金属の影響を受けにくい設計となっています。フィルター表面にダストケーキが形成されるため、有害物質が直接触媒に接触することを防ぎ、長期にわたる安定した脱硝性能を維持します。

多様な産業・適用事例における実績

中天威尔の陶瓷一体化システムは、様々な業種の厳しい排ガス条件に対応し、重金属同時捕集を含む超低排出基準の達成を支援してきました。

1. 廃棄物焼却施設

焼却排ガスには、水銀、カドミウム、鉛などの重金属やダイオキシン類が含まれ、最大の健康影響が懸念されます。当システムは、従来の「脱硝（SCR）+活性炭噴射+バグフィルター」の複雑なプロセスを単一装置に集約。セラミック触媒フィルターによる脱硝とダイオキシン類の触媒分解、吸収剤添加による脱硫・脱酸と重金属吸着、そしてナノ細孔による集塵を同時に行い、排出濃度を極めて低いレベルに抑制します。

2. ガラス溶解炉・セラミック窯炉

原料や燃料に含まれる重金属や、高温プロセスで発生する高濃度NOx、SO2、フッ素化合物（HF）の処理が課題です。当システムの高温耐性は、ガラス炉の高温排ガス（400-500℃）に直接適用することを可能にし、熱回収効率を低下させません。脱弗（HF除去）性能に優れ、アルカリ分の多い粘着性ダストにも対応できるため、長期安定運転を実現します。

3. 非鉄金属精錬・鉄鋼焼結工程

これらの工程では、原料由来の多様な重金属が排ガス中に存在します。中天威尔的システムは、高気布比設計によりコンパクトな装置サイズを実現し、既設プラントの改造にも適応します。セラミックフィルターチューブの高い機械的強度は、高濃度ダスト負荷や磨耗性ダストにも耐え、5年以上の長寿命を保証します。これにより、バグフィルターの頻繁な交換コストや、電気集塵機の高メンテナンスコストを大幅に削減します。

4. バイオマスボイラー・石炭焚きボイラー

バイオマス燃料にはカリウムなどのアルカリ金属が、石炭には水銀が含まれることがあり、従来触媒の中毒や健康影響リスクの原因となります。当システムはこれらの成分に対して高い耐性を持ち、安定した超低排出性能を発揮します。特に、SNCR脱硝では達成が困難な厳しいNOx規制にも、SCR級の高脱硝効率で対応可能です。

まとめ：持続可能な未来のための技術的選択

産業発展と環境保全、そして地域住民の健康を両立させるためには、排ガス中の多様な汚染物質、特に長期にわたる健康影響が懸念される重金属を包括的かつ確実に除去する技術が不可欠です。中天威尔の「陶瓷一体化多污染物超低排放排ガス処理システム」は、単なる集塵や脱硝装置ではなく、脱硫、脱弗、ダイオキシン類分解、重金属同時捕集を一体化した次世代の環境ソリューションです。

その技術的優位性は、ナノ細孔セラミックフィルターチューブの卓越した捕集性能、高温・腐食環境下での長寿命、コンパクトなシステム設計による省スペース性、そして従来の複数装置を単一化することで得られる運用コストとメンテナンスコストの大幅な削減にあります。

規制がますます厳格化する中、ガラス、廃棄物焼却、セメント、鉄鋼、非鉄金属、化学など、多様な産業分野のお客様が、排出基準の遵守だけでなく、企業の社会的責任（CSR）と持続可能性を実現するために、中天威尔的技術ソリューションを選択されています。重金属同時捕集という重要な課題に対し、確かな技術力で健康影響の低減に貢献する当社のシステムについて、より詳細な情報をお求めの方は、お気軽にお問い合わせください。

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