鉄鋼業排ガス低減の施工事例：中天威尔のセラミック一体化技術による超低排出ソリューション
鉄鋼業排ガス低減の施工事例：技術的課題と解決策
鉄鋼製造プロセスでは、焼結工程、高炉、転炉、コークス炉など多様な工程から排出される排ガスには、高濃度のNOx、SO2、粉塵、重金属、ダイオキシン類など多種多様な汚染物質が含まれています。これらの排ガス処理には、従来の個別処理システムでは限界があり、特に超低排出基準の達成が困難でした。
従来技術の課題点
従来の排ガス処理システムでは、SCR脱硝装置、バグフィルター、脱硫装置などを個別に設置する必要があり、設備が大型化し、設置スペースやメンテナンスコストが課題となっていました。また、排ガス中のアルカリ分や重金属による触媒中毒、粘性粉塵による目詰まりなど、運用上の問題も多数報告されています。
中天威尔の革新的アプローチ
当社が開発したセラミック一体化多污染物超低排出排ガス処理システムは、これらの課題を根本から解決する画期的な技術です。セラミック触媒フィルター管と無触媒高温集塵セラミック繊維フィルター管を核心要素とし、多管束システム統合により、脱硝・脱硫・脱フッ素・集塵・ダイオキシン除去・HCl/HF除去・重金属除去を一体化して実現しています。
核心技術の特徴
- ナノレベル孔径設計：セラミックフィルターの孔径をナノレベルで制御し、微細粉塵の捕捉効率を99.9%以上に向上
- 高気布比設計：従来技術比で30%以上のコンパクト化を実現し、設置スペースを大幅に削減
- 長寿命設計：耐熱性、耐腐食性に優れ、5年以上の長期使用が可能
- 多機能一体化：単一システムで多種汚染物質を同時処理
具体的な施工事例の詳細
事例1：大型製鉄所焼結プラント
某大手製鉄所の焼結プラントにおいて、従来の電気集塵器＋湿式脱硫装置＋SCR脱硝装置のシステムを、当社のセラミック一体化システムに更新するプロジェクトを実施しました。
| 項目 | 従来システム | 中天威尔システム | 改善効果 |
|---|---|---|---|
| NOx排出濃度 | 80-100 mg/Nm³ | 30 mg/Nm³以下 | 62.5%削減 |
| SO2排出濃度 | 50-70 mg/Nm³ | 20 mg/Nm³以下 | 71.4%削減 |
| 粉塵濃度 | 20-30 mg/Nm³ | 5 mg/Nm³以下 | 83.3%削減 |
| 設備占有面積 | 基準100% | 40% | 60%削減 |
施工上の技術的工夫
本プロジェクトでは、既設設備の制約条件の中で最適なシステムレイアウトを設計する必要がありました。特に、以下の点に重点を置いて施工を進めました：
- モジュール化設計：工場での事前組立を最大化し、現場作業期間を40%短縮
- 既設配管の有効活用：ダクト系統を可能な限り流用し、設備投資を最適化
- 段階的切替え：プラント運転に影響を与えず、段階的にシステムを更新
- 高度な制御システム：AIを活用した最適運転制御により、薬品消費量を15%削減
事例2：特殊鋼メーカー電気炉
特殊鋼製造を主力とする中堅メーカーの電気炉において、排ガス中の重金属とダイオキシン類の処理が課題となっていました。当社のセラミック一体化システムを導入し、以下の成果を達成しました。
技術的イノベーション点
本案件では、高温条件下での重金属除去性能をさらに強化するため、特殊なセラミック触媒組成を開発しました。従来のバグフィルターでは困難であった200-400℃の温度域での効率的な重金属捕捉を実現しています。
各種鉄鋼工程への適用可能性
コークス炉への適用
コークス炉から排出される排ガスには、多環芳香族炭化水素やベンゾピレンなどの難分解性有機物が含まれており、従来の処理技術では十分な除去効率が得られない場合がありました。当社のセラミック触媒フィルターは、これらの難分解性有機物の分解にも優れた性能を発揮します。
転炉ガス回収システム
転炉ガスには高濃度のCOと微細粉塵が含まれており、回収利用に際して高度な浄化処理が必要です。当社システムは、高温高圧条件下での安定した性能を発揮し、ガス回収率の向上に貢献しています。
経済性と環境性能の両立
ライフサイクルコスト分析
当社のセラミック一体化システムは、初期投資コストは従来システムと同等または若干高めですが、ランニングコストにおいて顕著な優位性があります。5年間のライフサイクルコストを比較すると、従来システム比で25-35%のコスト削減効果が確認されています。
コスト削減要因
- 触媒交換頻度の低減（従来比50%減）
- エネルギー消費量の削減（圧力損失低減による）
- メンテナンス工数の削減（一体化設計による）
- 廃棄物発生量の削減（使用済み触媒などの削減）
環境負荷低減効果
当社技術の導入により、鉄鋼業界全体での環境負荷低減に大きく貢献しています。単一プラントでの年間排出削減量は、NOxで約150トン、SO2で約200トン、粉塵で約50トンに達するケースもあり、地域環境の改善に直結する成果を上げています。
今後の技術開発方向性
デジタル技術との融合
現在、AIとIoTを活用した予知保全システムの開発を進めております。センサーデータと機械学習を組み合わせ、フィルターの目詰まりや性能劣化を早期に検知し、メンテナンスの最適化を図ります。
新材料の開発
より過酷な条件での使用を可能とする新規セラミック材料の開発に取り組んでいます。特に、高フッ素濃度環境や極端な温度変動条件下での耐久性向上を目指しています。
本記事で紹介した技術詳細や具体的な施工事例に関するお問い合わせは、当社営業部までお気軽にご連絡ください。
