鉄鋼業排ガス浄化施工事例：中天威尔セラミック一体化システムによる超低排出ソリューション

鉄鋼業排ガス浄化の技術的課題と解決策

鉄鋼業における排ガス浄化は、従来から高い技術的課題を抱えています。特に高炉、転炉、焼結設備などから発生する排ガスには、高濃度のNOx、SO2、粉塵、重金属、二噁英類など多様な汚染物質が含まれており、従来の単体処理技術では十分な浄化効果を得ることが困難でした。中天威尔はこのような複雑な排ガス組成に対応するため、セラミック一体化多汚染物質超低排出排ガス浄化システムを開発し、鉄鋼業向けに最適化した施工事例を数多く蓄積しています。

従来技術の限界と新たなアプローチ

従来の鉄鋼業排ガス浄化では、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方法が一般的でした。しかし、この方式では設備が大型化し、設置スペースやメンテナンスコストが増大する問題がありました。また、排ガス中のアルカリ成分や重金属による触媒中毒、粘性ダストの目詰まりなど、運用上の課題も多数存在していました。

中天威尔のセラミック一体化システムは、これらの課題を根本から解決する革新的なアプローチです。当社独自開発のセラミック触媒フィルターと高温集塵用セラミック繊維フィルターをコアコンポーネントとして、脱硝、脱硫、脱フッ素、集塵、二噁英分解、HCl・HF除去、重金属除去を単一システムで実現します。

施工事例詳細：某大手鉄鋼メーカー高炉設備

プロジェクト概要

某大手鉄鋼メーカーの高炉設備において、既存の排ガス処理システムの更新プロジェクトを実施しました。排ガス処理量は毎時50万Nm³、運転温度は180～350℃の範囲で変動し、排ガス組成はNOx 300～500mg/Nm³、SO2 800～1200mg/Nm³、粉塵濃度200～400mg/Nm³という厳しい条件でした。

技術仕様と設計パラメータ

当社はこの鉄鋼業排ガス浄化施工事例において、以下の技術仕様でシステムを設計しました：

• セラミック触媒フィルター：ナノレベル孔径、気布比2.0m/min、耐圧強度2.0MPa以上
• システム構成：マルチチューブバンドル集成方式、自動化制御システム
• 処理効率：NOx除去率95%以上、SO2除去率98%以上、粉塵排出濃度5mg/Nm³以下
• 設計寿命：セラミックフィルター5年以上、システム全体15年以上

施工工程と技術的特長

施工は既設設備の稼働を維持しながら段階的に実施しました。まず既存の電気集塵装置と脱硫装置を撤去し、中天威尔のセラミック一体化システムを設置しました。この鉄鋼業排ガス浄化施工事例における主な技術的特長は以下の通りです：

1. コンパクトなシステム設計
従来システムに比べて設置面積を60%削減し、既設プラントのレイアウト制約に対応しました。マルチチューブバンドル構造により、メンテナンス性も大幅に向上しています。

2. 高耐食性セラミック材料
排ガス中の酸性成分（HCl、HF、SO2など）に対し、高い耐食性を発揮します。特にフッ素含有排ガスに対する耐久性は従来材料を大幅に上回ります。

3. 触媒中毒への耐性
鉄鋼業排ガスに含まれるアルカリ金属、重金属による触媒中毒を抑制する特殊コーティング技術を採用しています。

性能実証と運転実績

連続モニタリングデータ

システム稼働後の連続排ガスモニタリングデータによると、すべての汚染物質で排出基準値を大幅に下回る性能を確認しています：

• NOx排出濃度：15～25mg/Nm³（除去率95～97%）
• SO2排出濃度：10～20mg/Nm³（除去率98～99%）
• 粉塵排出濃度：2～4mg/Nm³（除去率99%以上）
• 重金属除去率：95%以上
• 二噁英類：0.05ng-TEQ/Nm³以下

経済性評価

この鉄鋼業排ガス浄化施工事例における経済性評価では、従来システムと比較して以下のメリットが確認されています：

・設備投資コスト：従来比80%（コンパクト設計による）
・運転エネルギーコスト：従来比60%（低圧損失設計による）
・メンテナンスコスト：従来比50%（長寿命コンポーネントによる）
・化学薬品使用量：従来比70%（高効率触媒による）

技術的革新点と競合優位性

セラミック材料の革新

中天威尔のセラミックフィルターは、従来のセラミック材料とは異なる微細構造制御技術を採用しています。ナノレベルの孔径制御により、高い集塵効率と低圧損失を両立しています。また、熱膨張係数を最適化することで、温度変動の激しい鉄鋼業排ガス環境でもクラックの発生を抑制しています。

一体化設計の優位性

単一システムで多汚染物質を同時処理する一体化設計は、以下の点で優位性があります：

・プロセス簡素化による信頼性向上
・設備のコンパクト化による設置コスト削減
・運転パラメータの最適化によるエネルギー効率向上
・メンテナンス作業の簡素化

耐環境性能

鉄鋼業排ガスは温度変動が激しく、腐食性成分を多く含む過酷な環境です。中天威尔のセラミック一体化システムは、こうした過酷条件でも長期安定運転を実現するために、以下の耐環境性能を備えています：

・熱衝撃耐性：急激な温度変化に対する耐性
・化学的耐食性：酸性ガス、アルカリダストに対する耐性
・機械的強度：振動、圧力変動に対する耐性
・耐摩耗性：粉塵の衝突による摩耗に対する耐性

今後の展開と適用可能性

他の鉄鋼工程への適用

この鉄鋼業排ガス浄化施工事例で実証された技術は、高炉以外の鉄鋼工程にも適用可能です：

・転炉排ガス：高CO濃度環境への適用
・焼結機排ガス：多量の粉塵を含む排ガスへの適用
・コークス炉排ガス：有機物を含む複雑な組成への適用
・電気炉排ガス：間欠的な発生パターンへの対応

国際的な規制動向への対応

世界各国で排ガス規制が強化される中、中天威尔のセラミック一体化システムは、現行の規制値を大幅に下回る性能を発揮します。特に欧州のBAT（Best Available Techniques）基準、米国のMACT基準、日本の排出基準など、厳しい規制地域への対応が可能です。

まとめ

本鉄鋼業排ガス浄化施工事例は、中天威尔のセラミック一体化多汚染物質超低排出排ガス浄化システムが、鉄鋼業の複雑な排ガス条件においても優れた性能を発揮することを実証しました。従来技術の課題であった触媒中毒、設備の大型化、メンテナンス性などの問題を解決し、高い経済性と環境性能を両立させています。

今後の排ガス規制のさらなる強化が見込まれる中、中天威尔の技術は鉄鋼業の持続可能な発展に貢献する重要なソリューションとなるでしょう。当社は引き続き、お客様のニーズに合わせた最適な鉄鋼業排ガス浄化施工事例を創出し、産業の発展と環境保護の両立に貢献してまいります。

本技術に関する詳細な技術資料、施工実績、経済性評価資料などは、当社ウェブサイトまたは技術営業部門までお問い合わせください。