JP2007247922A - 排気ガス処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】連続塗布ラインから発生する揮発性有機化合物を自燃運転ができる蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置を用いて、効率良く処理するとともに、該揮発性有機化合物を処理した結果、該蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置から発生する余剰熱量を前記ラインで燃料を消費している装置へ利用することにより省エネルギー化を図ることができる排気ガス処理システムを提供する。
【解決手段】蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置が、該浄化装置の燃焼室に予め設置されるホットバイパスダンパを介して、連続塗装ラインの乾燥装置に接続されており、該ホットバイパスダンパを通して高温ガスを抜き出し、前記乾燥装置に導入するとともに、前記連続塗装ラインから蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置への排気ガスの排気経路に、該排気ガス中の揮発性有機化合物の濃度を濃縮した排気ガスを該蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置に導入する濃縮装置を配置している。
【選択図】図1

Description

本発明は排気ガス処理システムに関する。さらに詳しくは、蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置(ＲＴＯ：Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｏｘｉｄｉｚｅｒ)を用いて、連続塗装ラインから発生する揮発性有機化合物（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）を含む排気ガスを処理する排気ガス処理システムに関する。

従来より、鋼板の表面の処理を自動的に行う連続塗装ラインとして、たとえば鋼板ショットプライマーラインがある。この鋼板ショットプライマーラインは、船舶などのように製作後、鋼板の表面処理および塗装が困難なものを製造する場合、使用する鋼板を事前に表面処理と塗装を実施するために用いられている。

前記鋼板ショットプライマーラインには、図３〜４に示されるように、予熱工程における予熱装置１０１、表面処理としてのブラスト工程におけるショットブラスト装置１０２、塗装工程における吹付け塗装装置１０３および乾燥工程における乾燥装置（乾燥炉）１０４が設置されており、鋼板をローラーコンベア１０５で通板させる途中で、前記塗装装置１０３および乾燥装置１０４から発生する揮発性有機化合物を含む排気ガスを軸流ファンが接続されたダクト１０６から大気へ排出している。また、前記乾燥装置１０４では、バーナー（熱風発生ヒータ）１０７を使用し熱風を発生させる構造となっており、通常、１００℃程度に調整された熱風を乾燥装置１０４内に供給している。また、乾燥装置１０４からの排気ガスは全てを大気へ放出するのではなく、一部の風量を循環ダクトにより循環させて、廃熱を減らすとともに、熱風用のエアとして流用させるため燃料消費量を抑えた運転が行われている。

最近は、大気汚染防止法の改正などにより、排気条件によっては揮発性有機化合物成分を直接大気へ排出せず、何らかの排気ガス処理を行ったのち、大気へ排出する必要がある。また、前記乾燥装置１０４では、バーナー１０７を使用し熱風を発生させ、その熱風により鋼板の表面の塗装を乾燥させているため、このバーナー１０７の燃料の消費量が多く、省エネルギーの観点からも問題が残っている。

そこで、たとえば連続塗装ラインの乾燥炉において塗装鋼板の塗膜から発生するヒュームを焼却炉へ回収して焼却し、その高温排ガスを、乾燥炉へのフィードバック熱源とするとともに、塗装前処理設備への熱源として利用する技術（特許文献１参照）や、塗装用乾燥炉にＨＣ酸化触媒を詰めた溶剤ガス除去装置を設置するとともに、オールフレッショエアの熱風々管近傍に電気ヒータもしくはラジアントチューブを付設する技術（特許文献２参照）、塗装用の輻射乾燥炉に熱風帰還路を介して脱臭炉を接続するとともに、該脱臭炉から前記輻射乾燥炉に熱風戻し側管路を接続する技術（特許文献３参照）、直燃脱臭式熱風発生炉を用いてトンネル型のコンベア移送式塗装焼き付け炉から発生する排ガスを熱風発生炉の炉体の内囲い内で発生した熱風を格子状または蜂の巣状等の多孔仕切板を通過させ、混合室で炉体の外囲い内の熱風と混合後、塗装焼き付け炉内の放熱管内へ導入する技術（特許文献４参照）などを応用することができる。

特開昭６１−８２８７０号公報 特開昭６２−５３７７０号公報 実開平２−４６７３号公報 特開平８−１８７４６０号公報

しかしながら、前記特許文献記載の技術を応用するにあたり、塗装設備および乾燥設備から発生する排気ガスを法令の基準値をクリアし、かつ炭酸ガスの排出量を低減して省エネルギーに配慮した排気ガス処理を行うことが難しいという問題がある。

そこで、本発明は、叙上の事情に鑑み、連続塗布ラインから発生する揮発性有機化合物を自燃運転(浄化装置付属のバーナーで助燃しない状態で、排気ガス処理が可能な温度を保った運転状態)ができる蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置を用いて、効率良く処理するとともに、該揮発性有機化合物を処理した結果、該蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置から発生する余剰熱量を前記ラインで燃料を消費している装置へ利用することにより省エネルギー化を図ることができる排気ガス処理システムを提供することを目的とする。

本発明の排気ガス処理システムは、被処理品の表面に塗装装置により塗装を施し、ついで該被処理品を乾燥装置により乾燥させる連続塗装ラインから発生する揮発性有機化合物を含む排気ガスを、蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置を用いて処理する排気ガス処理システムであって、前記蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置が、該浄化装置の燃焼室に予め設置されるホットバイパスダンパを介して、前記連続塗装ラインの乾燥装置に接続されており、該ホットバイパスダンパを通して高温ガスを抜き出し、前記乾燥装置に導入するとともに、前記連続塗装ラインから蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置への排気ガスの排気経路に、該排気ガス中の揮発性有機化合物の濃度を濃縮した排気ガスを該蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置に導入する濃縮装置を配置してなることを特徴としている。

本発明によれば、蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置を用いて連続塗装ラインから発生する揮発性有機化合物を含む排気ガスを処理するとともに、該揮発性有機化合物を処理した結果、この蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置から得られる余剰熱量を前記連続塗装ラインの乾燥装置の熱源として流用することができる。

また、連続塗装ラインから発生する揮発性有機化合物の濃度が低く、自燃運転ができない場合または余剰熱が発生しない場合、蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置の上流（前段）に配置される、たとえばハニカムロータを使用した濃縮装置により、揮発性有機化合物濃度を濃くしたのち、蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置にて処理することができる。これにより、従来蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置に使用されていた助燃バーナーの燃料消費量を削減することができる。

以下、添付図面に基づいて本発明の排気ガス処理システムを説明する。本発明の一実施の形態にかかわる排気ガス処理システムでは、図１に示されるように、被処理品を予熱装置Ａ、表面処理装置Ｂ、塗装装置Ｃおよび乾燥装置（乾燥炉）Ｄを通すことにより、被処理品の表面処理を自動的に行う連続塗装ラインＬから発生する揮発性有機化合物を処理するために、たとえばセラミックハニカムを蓄熱体Ｅａとして使用した蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置Ｅが配置されている。前記被処理品としては、船舶や自動車などに使用される鋼板または所定形状の鋼製部品、ならびに非鉄合金製部品などを挙げることができる。前記表面処理装置としては、ブラスト（ショットブラスト）装置や酸洗処理装置など、また、前記塗装装置としては、電着塗装、たとえば水溶性アクリル樹脂電着塗料を用いてアルミニウムサッシを塗装する電着塗装装置や、静電塗装、たとえば化成皮膜処理を施した鋼板の両面に静電塗装粉体を散布し、高周波焼付けする静電塗装装置などを挙げることができる。なお、図１中の矢印は排気ガスや高温ガスなどの気流方向を示している。また、交差するダクトのうち、いずれか一方のダクトを途中で分断して示している。

本実施の形態における連続塗装ラインＬは、鋼板を予熱したのち、該鋼板の表面にショットブラストとショットプライマー塗装を施し、ついで該鋼板を乾燥させる鋼板ショットプライマーラインであって、鋼板を事前に加熱する予熱装置Ａ、鋼板の両面にショットを投射してブラスト処理する表面処理装置（ブラスト装置）Ｂ、鋼板の両面に吹きつけ塗装を行う塗装装置Ｃおよび塗装後の鋼板を乾燥させる乾燥装置（乾燥炉）Ｄとされている。前記鋼板は、各工程に亘って設けられるローラーコンベアで通板されるうちに表面処理が自動的に行われる。

また、前記塗装装置Ｃと乾燥装置Ｄには、揮発した揮発性有機化合物を排気するための軸流ファンが接続されたダクト（図３および図４参照）が設けられている。さらに、前記乾燥装置Ｄは、全ての排気ガスを炉外へ放出するのではなく、一部の風量を熱風循環ファンＤａにより循環させることにより、廃熱を減らすとともに、熱風用のエアとして流用させる構造にされている。

前記連続塗装ラインＬから蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置Ｅへの排気ガスの排気経路は、前記塗装装置Ｃから蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置Ｅまでの第１排気経路Ｐ１と、前記乾燥装置Ｄから蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置Ｅまでの第２排気経路Ｐ２との２経路にされている。本実施の形態では、前記第１排気経路に配設される接続ダクト１（１ａ、１ｂ）の途中に濃縮装置Ｅが配置されている。また、前記第２排気経路Ｐ２に配設される接続ダクト２は、前記接続ダクト１ｂの途中に連結され、共にメイン送風機３を介して蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置Ｅの入口切替ダンパ（図示せず）に接続されている。

また、前記蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置Ｅから連続塗装ラインＬへの高温ガスの循環経路は、該浄化装置Ｅから予熱装置Ａおよび乾燥装置Ｄまでの２経路にされている。該浄化装置Ｅから予熱装置Ａまでの第１循環経路Ｓ１には、該浄化装置Ｅの燃焼室Ｅｂに予め設置されるホットバイパスダンパを介して接続される循環ダクト１１が配設され、前記予熱装置Ａの、たとえば鋼板製カバーに接続されている。また、前記浄化装置Ｅから乾燥装置Ｄまでの第２循環経路Ｓ２には、前記循環ダクト１１をさらに延長させた循環ダクト１２が配設され、前記乾燥装置Ｄの、たとえば熱風給気ダクトに接続されている。これにより、前記ホットバイパスダンパからを通して高温ガスを抜き出し、この高温ガスの熱量を前記予熱装置Ａおよび乾燥装置Ｄに導入することができる。なお、ホットバイパスダンパは、蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置Ｅの燃焼室Ｅｂに設置されているとともに、接ガス部には断熱材およびＳＵＳ材が使われており、高温ガスを燃焼室Ｅｂから直接抜き出させるような構造をしている。

前記濃縮装置Ｆは、図１〜２に示されるように、疎水性ゼオライトを用いたハニカムロータ（濃縮ロータ）２１であって、吸着ゾーン２１ａ、冷却ゾーン２１ｂおよび脱着ゾーン２１ｃを具備している。また、前記接続ダクト２ａには、プレフィルタ２２および濃縮装置用の吸引ファン２３が連結されている。この濃縮ロータ２１を、一定速度で回転させながら、脱着ゾーン２１ａに排気ガスを通過させて揮発性有機化合物を吸着させるとともに、該排気ガスの一部（または外気）を冷却ゾーン２１ｂに供給させる。そして、該供給される排気ガスと前記蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置Ｅの燃焼室Ｅｂから排出される高温ガスとを混合させたのち、熱風用再生ファン２４を通して熱風供給ダクト２５から脱着ゾーン２１ｃへ送り出す。これにより、濃縮装置Ｆの脱着用再生熱風となる１８０〜２００℃の高温ガスを燃焼室Ｅｂからの８００℃の高温ガスと濃縮ロータ３１からの冷却エアとを混合することにより作り出すことができる。したがって、脱着ゾーン３１ｃに到達した際に１８０〜２００℃の熱風を通すことで、吸着していた揮発性有機化合物を脱着ゾーン２１ｃから脱離させて、濃縮ガスを取り出すことができる。また、熱風で加熱された濃縮ロータ２１は、入口から分岐した低温（４０℃以下）排気ガスまたは外気からの冷風により冷却されるため、再び揮発性有機化合物を吸着することができる。

また、前記発生した揮発性有機化合物が自燃運転可能な濃度であるか否かを検出し、自燃運転可能な濃度以下である場合、濃縮装置を作動させる制御については、たとえば吸引ダクトに設置された濃度計によりガス中の濃度を監視し、排気ガス流路を切り換えられるダンパおよびダクトを用いた構成により行うことができる。

つぎに、本実施の形態における排気ガス処理システムについて、削減される燃料使用量を試算してみる。
稼働時間１６（ｈ／日）×５（目／週）×４６（週／年）＝(３，６８０ｈ／年)の鋼板ショットプライマーラインにおいて、乾燥装置で２，０９３ＭＪ／ｈ(５０万ｋｃａ１／ｈ)のバーナーを常時稼動させて、乾燥用熱風１００℃を発生させて乾燥を実施している設定に基づいて燃料使用量を検討する。使用燃料をＬＰＧとすると、単位発熱量８９ＭＪ／ｈより、燃料使用量は２，０９３(ＭＪ／ｈ)／８９(ＭＪ／ノルマルｍ^３)＝２４（ノルマルｍｍ^３／ｈ)となる。年間３，６８０時間稼動すると、（１）８８，３２０（ノルマルｍ^３／年）消費することになる。

仮に、鋼板ショットプライマーラインからトルエンが５００ｐｐｍ発生する場合、蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置で排気ガス処理を行うと、助燃バーナーで燃料を消費することなく、排気ガス処理を行うことができる。さらに余剰熱１，５９０ＭＪ／ｈが発生するため、ＬＰＧ量に換算すると、１，５９０（ＭＪ／ｈ）／８９（ＭＪ／ノルマルｍ^３）＝１８(ノルマルｍ^３／ｈ)分に相当する。年間３，６８０時間稼動すると、（２）６６，２５０（ノルマルｍ^３／年）となる。蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置を起動させる際にも燃料は消費され、（３）７，０００（ノルマルｍ^３／年）使用する。
したがって、（１）＋（３）−（２）よりＬＰＧ年間使用量が（４）２９，０７０（ノルマルｍ^３／年）となり、蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置でトルエンを処理した際に発生する熱量を乾燥装置の熱源として流用すると、５９，２５０（ノルマルｍ^３／年）のＬＰＧを減らすことができる。

また、鋼板ショットプライマーラインから発生するトルエンを濃縮装置に供給し、爆発の下限値×０．２５の濃度を超えない程度に濃縮をすることで、処理排気ガス量を減らし、処理トルエン濃度を濃くすることができるため、前記（４）の使用量よりもさらにＬＰＧ使用量を低減することができる。

本発明における排気ガス浄化システムは、鋼板ショットプライマーラインから発生する揮発性有機化合物の濃度が蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置で助燃バーナーを使用せずに運転可能(自燃運転)な濃度に達していればそのまま蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置で処理する。また、発生した揮発性有機化合物が自燃運転可能な濃度以下である場合には、濃縮装置を使用して、蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置で自然運転が可能な濃度以上にしている。

なお、本発明における連続塗装ラインは、被処理品を予熱工程、表面処理工程、塗装工程および乾燥工程を行うものに限定されるものではなく、塗装工程後、乾燥工程を行う連続塗装ラインとすることができる。また、前記蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置としては、セラミックハニカムを蓄熱体として使用した排気ガス装置であれば、とくに限定されるものではなく、単塔式、多塔式または回転式などを適宜選定して用いることができる。

本発明の一実施の形態にかかわる排気ガス処理システムの概略図である。 本実施の形態における濃縮装置の構造を説明する概略図である。 従来の鋼板ショットプライマーラインの構造の側面図である。 従来の鋼板ショットプライマーラインの構造の平面図である。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ、２ 接続ダクト
３ メイン送風機
１１、１２ 循環ダクト
２１ ハニカムロータ（濃縮ロータ）
２１ａ 吸着ゾーン
２１ｂ 冷却ゾーン
２１ｃ 脱着ゾーン
２２ プレフィルタ
２３ 吸引ファン
２４ 再生ファン
２５ 熱風供給ダクト
Ａ 予熱装置
Ｂ ブラスト装置
Ｃ 塗装装置
Ｄ 乾燥装置
Ｄａ 熱風循環ファン
Ｅ 蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置
Ｅａ 蓄熱体
Ｅｂ 燃焼室
Ｆ 濃縮装置
Ｌ 連続塗装ライン
Ｐ１ 第１排気経路
Ｐ２ 第２排気経路
Ｓ１ 第１循環経路
Ｓ２ 第２循環経路

Claims (6)

1. 被処理品の表面に塗装装置により塗装を施し、ついで該被処理品を乾燥装置により乾燥させる連続塗装ラインから発生する揮発性有機化合物を含む排気ガスを、蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置を用いて処理する排気ガス処理システムであって、
   前記蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置が、該浄化装置の燃焼室に予め設置されるホットバイパスダンパを介して、前記連続塗装ラインの乾燥装置に接続されており、該ホットバイパスダンパを通して高温ガスを抜き出し、前記乾燥装置に導入するとともに、
   前記連続塗装ラインから蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置への排気ガスの排気経路に、該排気ガス中の揮発性有機化合物の濃度を濃縮した排気ガスを該蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置に導入する濃縮装置を配置してなる排気ガス処理システム。
2. 前記排気経路が、前記連続塗装ラインの塗装装置から前記蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置までの第１排気経路と前記連続塗装ラインの乾燥装置から前記蓄熱燃焼式排気ガス浄化装置までの第２排気経路とからなる請求項１記載の排気ガス処理システム。
3. 前記濃縮装置が前記第１排気経路に配置されてなる請求項２記載の排気ガス処理システム。
4. 前記連続塗装ラインの塗装装置の上流にブラスト装置および予熱装置が配置されてなる請求項１、２または３記載の排気ガス処理システム。
5. 前記ホットバイパスダンパを通して抜き出された高温ガスを前記予熱装置に導入する請求項４記載の排気ガス処理システム。
6. 前記濃縮装置が、ハニカムロータであって、排気ガス中の揮発性有機化合物を吸着する吸着ゾーンと、前記排気ガスの一部または外気を供給する冷却ゾーンと、該供給された排気ガスまたは外気を加熱した熱風を通すことで、吸着していた揮発性有機化合物を前記ロータから脱離させる脱着ゾーンとを具備する請求項１、２、３、４または５記載の排気ガス処理システム。