鉄鋼業向けセラミック浄化ユニット：次世代多汚染物質除去技術で環境規制をクリア

鉄鋼業の排ガス処理における技術革新

鉄鋼製造プロセスでは、焼結炉、コークス炉、転炉、電気炉など多様な工程から複雑な組成の排ガスが発生します。これらの排ガスには、高濃度のNOx、SO2、ダスト、重金属、ダイオキシン類などが含まれており、従来の排ガス処理技術では十分な除去効率が得られないケースが多く見られました。

従来技術の課題と限界

鉄鋼業界では長年、SCR脱硝装置、バグフィルター、電気集塵機、湿式脱硫装置などを組み合わせた多段処理が主流でした。しかし、これらのシステムには以下の課題があります：

• 設備が大型化し、設置スペースと建設コストが増大
• 各装置間の連携不良による処理効率の低下
• 高温排ガスに対する耐性不足
• アルカリ分や重金属による触媒中毒
• 維持管理コストの高さ

セラミック浄化ユニットの技術的特徴

革新的なセラミックフィルター技術

中天威尔が開発した鉄鋼業向けセラミック浄化ユニットは、特殊セラミック素材を基盤とした一体化処理システムです。ナノレベルで制御された細孔径と高い気布比により、従来技術を凌駕する除去性能を発揮します。

多汚染物質同時除去メカニズム

鉄鋼業向けセラミック浄化ユニットの核心技術は、セラミック触媒フィルターと高温用セラミック繊維フィルターの二重構造にあります。この構造により、以下の多様な汚染物質を単一ユニットで効率的に除去します：

• 窒素酸化物（NOx）：選択的触媒還元（SCR）反応による分解
• 硫黄酸化物（SO2）：乾式吸着剤との反応による固定化
• 粉塵粒子：表面ろ過と深層ろ過の複合メカニズム
• 重金属類：化学吸着と物理的トラップによる捕捉
• ダイオキシン類：低温での分解反応による無害化
• 酸性ガス（HCl、HF）：アルカリ性吸着剤による中和

鉄鋼業各工程への適用事例

焼結工程における適用

鉄鋼業の焼結工程では、原料中の硫黄分や塩素分に加え、高温プロセスによるNOx発生が大きな課題です。従来の湿式脱硫装置ではSO2除去は可能ですが、NOx除去には別途SCR装置が必要でした。鉄鋼業向けセラミック浄化ユニットを導入したある製鉄所では、焼結機排ガス中のSO2濃度を10mg/Nm³以下、NOx濃度を50mg/Nm³以下に低減することに成功しています。

コークス炉ガス処理

コークス炉から発生するガスには、タール分や微細なコークス粉塵が含まれており、従来のバグフィルターでは目詰まりが頻発していました。中天威尔のセラミックフィルターは、高い耐粘着性と自己清浄機能を備えており、こうした課題を解決しています。実際の導入事例では、連続運転6,000時間以上での安定性能が確認されています。

転炉・電気炉排ガス処理

転炉や電気炉では、製鋼過程で発生する高濃度の粉塵と酸性ガスが特徴的です。特に微細な酸化鉄粉塵は従来の電気集塵機では捕捉が困難でした。鉄鋼業向けセラミック浄化ユニットのナノレベル細孔径により、0.1μm以下の微粒子も99%以上の効率で除去可能です。

経済性と環境性能の両立

ライフサイクルコストの低減

従来の多段処理システムと比較して、鉄鋼業向けセラミック浄化ユニットは以下の点で経済的優位性があります：

• 設備コンパクト化による設置面積の40%削減
• エネルギー消費量の30%削減（圧力損失低減による）
• メンテナンス頻度の低減（フィルター寿命5年以上）
• 廃棄物発生量の削減（使用済み触媒・吸着剤の削減）

環境規制への対応

世界各国で強化される大気汚染物質排出規制に対応するため、鉄鋼業向けセラミック浄化ユニットは以下の基準を満たす設計となっています：

• EU BAT（Best Available Techniques）基準適合
• 中国の超低排出基準（SO2≤35mg/m³、NOx≤50mg/m³、ダスト≤10mg/m³）対応
• 日本の排ガス規制値適合
• 米国EPA基準適合

今後の技術開発展望

中天威尔は、鉄鋼業向けセラミック浄化ユニットのさらなる性能向上に向けて、以下の技術開発を推進しています：

• AIを活用した最適運転制御システムの開発
• 再生可能エネルギーとの連携によるカーボンニュートラル対応
• 回収物質の資源化技術の開発
• IoTを活用した遠隔監視・予知保全システム

鉄鋼業界が持続可能な発展を実現するためには、環境技術の革新が不可欠です。鉄鋼業向けセラミック浄化ユニットは、その中核を担う技術として、今後も進化を続けてまいります。