JPH07106912B2 - 溶融炉からの排ガス浄化方法と浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、あらゆる種類のガラス、特にソース石灰ガラ
ス生産用の重油加熱式の溶融炉から排出される排ガスを
冷却し、その後バッグフィルタでろ過する浄化プロセス
に関する。

（従来の技術） ガラス溶融炉、特に容器または中空のガラス生産用の溶
融炉からの排ガスによる大気汚染の問題は、最近ではほ
とんどの場合、低減装置の分野で経験を持つ会社のみに
よって取り組まれてきた。

今日までガラス産業は従来の装置、つまり電気集じん
器、を使用するのみであった。この従来装置は、実験で
証明されたネガティブな現象を抑制または防止するよう
改変されているが、それは必ずしも適切な形ではない。

排ガス中の物質の化学的特性とその高温性をより詳細に
検討すれば、今日まで採用されてきたほとんどすべての
解決手段は不適格とされることが明かである。その理由
は次の通りである。

ソーダ石灰ガラスの溶融炉の排ガスは燃焼室から約1,50
0〜1,600℃の温度で排出される。この排ガスは熱回収シ
ステムを通過する。熱回収システムにはいくつかの種類
があるが、もちろんどのシステムも溶融炉へのエネルギ
循環のために排ガスの熱の一部を燃焼用空気に伝える機
能を持つ。この種の熱回収は管束を備えた金属製の熱交
換器（熱回収装置）または再生室（蓄熱装置）を使用し
て達成できる。後者は、不連続サイクルにおいて、排気
工程時に排ガスからの熱を耐火れんがまたはチェッカー
れんがに蓄積し、点火工程時にこの熱を燃焼用空気に放
出する。このようなシステムは、排ガスの温度を金属製
の熱交換器の場合750〜800℃に、再生室の場合400〜500
℃に下げることができる。

管束を備えた金属製の熱交換器を使用して排ガスの温度
をより低くする改良された熱回収は実現できない。ま
た、再生室の場合は、チェッカーれんがを増加させなけ
ればならず、熱回収の増加分による利益を無意味にする
程の投資が必要になって非経済的であるほか、明白な熱
力学的限界がある。

大抵のガラス工場、そしてソーダ石灰ガラス容器を生産
するほとんどすべての工場では大量のエネルギを高熱レ
ベルで使用しているが、低熱レベル（低温）でのエネル
ギの使用は実際上まったく行われていない。

これによって、上記熱回収システムの下流の排ガスの温
度が種々の工程に必要とされる温度に比べて低すぎるの
で、下流の排ガスに残留する大量のエネルギを直接利用
する可能性が制限されることが明かである。

この大量の低温エネルギを蒸気に変換してから機械また
は電気エネルギに変換することができる。しかし、この
解決策は750〜800℃程度の排ガス温度のみ経済的であ
り、従って金属製の熱回収器を備えた炉にしか適用でき
ない。また、この解決策は相当な財政投資を必要とし、
ガス中の粒子状物質がボイラーの熱交換面に付着すると
いった作動上の問題も発生する。

以上が、ほとんどすべてのガラス工場が450〜800℃の温
度で排ガスを大気中に放出する理由である。

1,350〜1,500℃程度の質量温度で行われるソーダ石灰ガ
ラスの生産における溶融工程時に、粉じん粒子、亜硫酸
ガス、三酸化イオウ、および窒素酸化物が生成する状態
になる。特に、炉の煙突から排出される排ガス中の粉じ
ん粒子は次の理由で生成する。

ａ）バッチ原料の機械的な持ち越し この現象は明らかに炉の設計寸法と作動方法に著しく左
右される。機械的持ち越しによる粉じん粒子は、その大
きさ故に再生室に堆積しがちであり、ガラスバッチを濡
らすことがこの現象を相当抑制するので、大気中へ放出
される排ガスに通常ごく微量しか含まれない。

ｂ）硫酸ナトリウムの生成 これは、溶融炉から1,500〜1,600℃の温度で排出される
排ガスが酸化ナトリウム蒸気と二酸化イオウおよび三酸
化イオウを含有するので発生する。ソーダ石灰ガラス中
に酸化ナトリウム（12〜14％）という形で存在するナト
リウムは、他より断然揮発性の高いガラス成分であるこ
とがよく知られている。従って、排ガス中におけるその
濃度は、ガラス中のNa₂Oの割合が増えたり、炉の作動温
度が上昇すると高くなる。これら二つの成分（酸化ナト
リウムと三酸化イオウ）からの固体粒子の生成は、排ガ
スが再生室内で冷え、これらが硫酸ナトリウムが安定す
る温度、つまり750〜800℃に達する限り生じる。

ｃ）硫酸カルシウムおよびマグネシウムの存在 これらの成分は、機械的に持ち越された炭酸カルシウム
およびマグネシウムが三酸化イオウと反応することによ
って生成する。

ソーダ石灰ガラス炉の排ガス中のガス状汚染物質は以下
のように生成する。

１）二酸化イオウおよび三酸化イオウ（SOx） これらは、化石燃料のイオウ成分の酸化と、ガラスバッ
チ中に存在する硫酸塩と硫化物の酸化・還元反応によっ
て生成する。ガラスの酸化状態とその清澄メカニズムは
これらの反応に依存する。これらのガスのかなりの量が
生態系カレットの部分的脱気によって放出される。この
現象は、排ガス中のSOxの大半部分の生成の原因になる
場合もあり、生態学的理由により還元ガラスの生産に酸
化ガラスカレットを使用することが必要になり、SOxが
酸化ガラスより還元ガラスにずっと溶解し難いという事
実により発生する。

二つの可溶度の差異が排ガスとともに大気中へ放出され
ることが明かである。

２）窒素酸化物（NOx） これらは燃焼用空気中に存在する窒素の酸化によって生
成し、炉の作動温度によって助長される。この二次的な
寄生反応は、燃料の完全燃焼に必要な燃焼用空気の過剰
がその好条件になる。

３）フッ化物および塩化物 これらは、ガラスバッチがこれらの陰イオンを微量含む
場合に生じるが、この微量は回避できる。フッ化物はガ
ラスバッチの流動促進剤として一度点火された後はソー
ダ石灰ガラスに使用されないので、ガラス炉の排ガス中
でのその含有量は急激に、そして連続的に減少する。こ
れはフッ化物が使用されなくなる前に生産された容器の
カレットの使用いかんによる。

塩化物は、塩化ナトリウムを原料としてソルベイ法で生
産されるソーダ灰を使用する場合にガラス炉に供給され
得るものである。

上記のように、現行の法律に沿うだけでなく、ガラス産
業がそれによって生産される容器の場合のように汚染を
生じないようなレベルにガラス炉の排ガスを処理するこ
とは、ガラス技術のすべての問題を考慮に入れて初めて
取り組み、解決できる複雑な問題である。

ガラス炉の排ガス浄化の問題は、測定された排ガス中の
粒子状物質の放出レベルよりずっと低いレベルに最初に
規制したアメリカの州（カリフォルニアとニュージャー
ジー）にあるガラス工場が先ず取り組んだ。250℃を超
える温度に耐え得るフィルタ布がなかったので（今でも
ないが）、排ガスの高温のためバッグフィルタは当初か
ら考慮されなかった。

そのため、原理上400〜600℃の温度で作動できる電気集
じん器に使用するしかなかった。

しかし、この解決策にはいくつかの制限と問題がある。
その主なものは以下の通りである。

ａ） この種の低減装置は設置に必要な投資額が非常に
大きい。１日の生産量が220トンのガラス炉からの排ガ
スを処理できる電気集じん器は、炉自体のための投資の
40％に相当する投資が必要である。

ｂ） 低減システムにもとづく電気集じん器の運転費
も、電気エネルギの消費と運転および保守に人手が必要
なため非常に高い。

ｃ） 電気集じんシステムの連続運転は、排ガス中のSO
xによる中断のため不確実である。従って、放出される
排ガスの質を調整するための長期の運転停止が必要にな
り得る。

ｄ） 定常運転における効率は、排ガス中の粒子状物質
のレベルを大幅に低下させるが、現行の法律で義務づけ
られる粒子状物質濃度を達し、それを維持することを保
証するわけではない。

ｅ） 上記制限内での電気集じん器の使用は、粒子状物
質の低減のみの解決になるが、SOx、NOx、フッ化物およ
び塩化物等のガス状汚染物質の放出レベルの低下に役立
たない。

上記ｃ）の問題の解決の一助として、また排ガス中のSO
xレベルを低下させるために、電気集じん器を通す前に
排ガスを酸化カルシウムなどの塩基物で処理して、それ
に含まれるSO₃を中和させる実験が西ドイツで行われて
いる。

この化学的処理によって電気集じん器の作動状態が改善
され、排ガス中のSOx濃度が低下する。その反面、設備
が複雑化し、投資額と運転費が増加する。これによって
粒子状物質の量が大幅に増加する。この粒子状物質は、
硫酸カルシウムと酸化カルシウムを含む非常に複雑な化
学組成のため、ガラスバッチに再使用できない。

電気集じん器にかかわる困難な事情のため、大気汚染の
法律が非常に厳しいカリフォルニアで別の解決策が開発
された。その中でもロサンゼルスのラッチフォード・ガ
ラス（Latchford Glass）によって開発されたものは非
常に意義があり、排ガスの温度を従来の布型フィルタを
使用して粒子状物質が取り除ける程度まで下げるという
ものである。

温度の低下は、排ガスと水が同時に供給される大型の容
器である「急冷」装置で得られる。排ガスの熱の一部は
水を蒸発させるのに使用される。フィルタ材の損傷を防
止し、「急冷」プロセスで水蒸気の濃度が増すことによ
って生じる凝縮を回避するために、放出される排ガスを
十分低い温度に維持するよう水流が自動調節される。

排ガスの温度を低下させるために水を使用することは、
ろ過によって分離できる。SOxを形成する固体の硫酸塩
を部分的に中和させるために塩基性試薬を加えることを
可能にする。この解決策は興味深い結果をもたらすが、
多くのガラス工場が解決できない問題を生じる。そのう
ち、明白なものは以下の通りである。

１） このシステムは非常に大きなスペースを必要と
し、それら炉用のスペースの約４倍である。

２） 必要とされる投資が電気集じん器の場合と同様で
ある。これは、より安いフィルタシステムのコストが
「急冷」装置のコストと両者を接続する高価な断熱ダク
トによって相殺されるからである。

３） 炉の係員の作業区域から必然的な遠い装置でのプ
ロセスの可変要素（温度、試薬の供給、ろ過等）の制御
は、低減システムの操作により熟練した専門要員を使う
ことを意味する。

フィルタ布の耐熱性に合わせるように排ガス温度を低下
させるまったく異なった技術が試験されている。そのひ
とつは炉の排ガスを薄めるために低温空気を使用する。
しかし、この方法はろ過される流体の粒子状物質濃度を
下げるという逆効果があり、本質的にフィルタを通る流
れを増加させる。これは、粒子状物質の濃度が変わらな
いとしても、低温空気による希釈で流量が増加するの
で、フィルタシステムの効率を下げる。そして、大気に
放出される総量（kg/h）が必然的に増加する。フィルタ
面積も広げる必要があり、従って低減装置のための投資
も高額になる。

第二の方法は、事務所や工場の作業域の暖房用の流体
（例えば水）の加熱に排ガスのエネルギを使用すること
によって排ガス温度を下げる。この方法も、排ガス中の
粒子状物質が熱交換面に付着して熱回収率を下げるとと
もに、フィルタ材を損傷するくらい高い温度の排ガスを
フィルタへ送る危険性が増すので、うまくいっていな
い。

また、排ガスを露点以下に冷却すると、システムの早期
腐食の原因となる酸性の凝縮物が生成する可能性があ
る。このような冷却は、粒子状物質の付着がないと熱交
換率が高いので、運転の初期から可能である。

最近、化石燃料の一部を電気エネルギ（電気ブースト）
に代えることによってガラス溶融炉からの排ガス中の粒
子状物質を減少させる試みがなされている。この技術
は、必要な熱エネルギの一部をガラス溶融物に直接供給
することが可能であり、炉の上部構造の温度を下げて酸
化ナトリウムの蒸発を加え、従って排ガスの粒子状物質
の含有量を減少させる。排ガス中の粒子状物質とNOxの
含有量が全熱エネルギの７〜８％のブーストレベルで改
善されたとしても、満足のゆく結果からは遠いことをこ
れらの試みは証明している。上記方法はすべて大きな投
資を必要とし、従って容器類の生産コストがかなり増加
する。

これらの低減装置は、長期的に見ても関連投資に対する
金銭的見返りがない。

以上がヨーロッパのガラス産業界が炉の排ガス低減シス
テムを設置したがらない基本的理由である。非常に厳し
い法律が施行され、効率的な制御手段が入手できる国で
のみ上記のような低減システムが設置されている。

（発明が解決しようとする課題） 従って、本発明の目的は、煙道ガス中の汚染物質を低減
する問題に対する効果的な解決を見いだすことにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、約400〜750℃の高温排ガスを使用してガラス
カレットまたはガラスカレットとガラスバッチの機械的
混合物を予熱し、これによって排ガスをバッグフィルタ
の布材の損傷を防止するに十分に低い温度レベルに冷却
し、排ガスによって予熱されたガラスカレットまたはガ
ラスカレットとガラスバッチの機械的混合物を溶融炉に
供給する排ガス浄化方法を提供する。

（作用と効果） 本発明の方法は、粒子状物質ないしダストの低減の問題
を非常に効率的に解決するとともに、ソーダ石灰ガラス
炉から出る排ガス中のガス状汚染物質（SOxとNOx）の制
御と低減を達成する。

また、ガラスカレットの予熱に利用することによってろ
過後の排気ガスを冷却すると、排ガスの低減はもちろ
ん、大幅なエネルギの節約とより高い溶融速度が達成さ
れる。これらの利点と、排ガスからの硫酸ナトリウムの
回収によって、投資の見返りが比較的短期に得られると
いう経済的利点が生じる。また、これまで達成できなか
った粒子状物質の低減（280から2mg/m³）と、SOxおよび
NOxレベルの低下、生態系カレットの無制限の再利用等
が経済的に達成できる。

増え続けるガラスカレットの消費が、炉の排ガスから熱
を取り出す手段としての利用の可能性をもたらした。世
界の有力なガラス製造会社はガラスバッチの予熱に排ガ
スの熱を利用する可能性について長年研究してきた。し
かし、高温の排ガスとガラスバッチの直接接触が分離と
凝集の問題が生じ、それが作動に支障をきたすので今日
まで思わしい結果が得られていない。これに反して、粒
径の大きなはっきりした化学品であるガラスカレット
は、本質的に本書に記載されたろ過条件にかかわらず上
記問題をすべて解決できるのである。

ガラスカレットを予熱することによって排ガスから熱を
取り出すシステムが開発された。当初、金属製の熱交換
器を使用し、従って高温の排ガスを大気中に放出する新
しいタイプの炉の熱効率を改善するために各装置が開発
された。

この新しいシステムは、排ガスの温度を従来のバッグフ
ィルタが下流で使用できるレベルに低下させ、その同じ
排ガスから得られるエネルギを予熱ガラスカレットによ
って再利用するために使用される。

（実施例） 第１図は上記観点から設計され、設置され、実験された
装置の構成図である。

図外のガラス炉の再生室ないし金属製の熱交換器13から
排ガスが400〜750℃の温度で排出され、断熱ダクト12を
介して断熱性のカレット予熱システム11へ供給される。
このシステムは、ファン15によって例えば350℃の高温
排ガスが送り込まれる空洞外壁２を備えたサイロ１と、
大量の熱を放出してカレットベッド６を通過した煙道ガ
スを集める中心マニホルド５の、ガラスカレットの連続
した流れを通す開口部３からなる。煙道ガスはカレット
ベッド６を横切って空洞外壁２の通路７を中心マニホル
ド５へ向かって流れる。これら通路７は煙道ガスの流入
を許すが、ガラスカレット４を流出させないように構成
されている。ガラスカレット４は上部から連続的に供給
され、底部から振動流路９を介して排出される。煙道ガ
スの流量とガラスカレット量の比率は、通常の状態での
炉の吸引にもとづくガラスカレットと炉の燃料消費のパ
ーセンテージを考慮した物質収支によって決定される。

ガラスカレットは使用される量に応じて200〜300℃に予
熱され、別の容器（図外）に収納された低温のガラスバ
ッチとともに炉に供給される。バッチチャージャの手前
に設置された２基の投入システムによってカレットとバ
ッチの比率が所定のレベルに保たれる。カレット予熱シ
ステムから流出する煙道ガス（排ガス）は200〜250℃に
冷却される。ガスはダクトを介して公知のバッグフィル
タ10に送られ、ファン16と煙突17を介して外気へ放出さ
れる。

カレット予熱器１の下流のろ過工程で得られた経験によ
れば、ソーダ石灰ガラス炉からの排ガスの場合、非常に
厳密な作動条件のみでろ過が可能である。

ろ過温度はバルブ18、19によって一定に維持することが
できる。カレット予熱器11とフィルタ10の間のダクト20
内の温度が限界値を超えると、バルブ18が開かれて新鮮
な空気が導入される。温度が低い場合は、バルブ19が開
かれてバイパス路21から冷却されていない排ガスが供給
される。

200〜205℃以上の温度でのろ過によって、フィルタの布
面に薄膜を形成する密な物質が容易に生成する。この薄
膜は布をはさんだ圧力低下が大きくなるに従ってろ過を
困難にし、最終的に不可能にする。このような条件下で
実験を行ったところ、運転10日後にフィルタをはさんで
水柱450mmの圧力低下になり、ろ過工程に支障をきたし
た。

実験を中断してからフィルタ布の目視検査と分析を行っ
たところ、ろ過された排ガス中の粒子状物質の約75％が
フィルタ布に吸い取られていた。ろ過後のガスの粒子状
物質温度は非常に低いが（4mg/Nm³未満）、作動条件は
許容レベル以下に悪化した。同様の結果が別の種類のフ
ィルタ布材を使用して確認された。これは、ろ過温度が
構造、形状、従って粒状物質のろ過の可能性を影響する
決定的条件であることを示している。実際、190℃程度
の温度では明かな変化が起き、フィルタの付着物が微細
でフィルタバッグから容易に取り除けるようになる。こ
の現象は約180℃では更に顕著になる。種々のろ過温度
で回収された粉状物と薄膜を分析したところ、化学組成
や化学構造に格別の相違は見いだせなかった。化学分析
によれば、試料の酸性度が非常に類似しており、HsSO₄
のパーセントで表せば約８％で、種々のろ過温度でSO₃
の吸収が一定していることを示した。Ｘ線回折の結果
は、両試料中の主化合物はNa₂SO₄およびNa₃（HS
O₄）_２、つまりNa₂SO₄NaHSO₄であることを示した。

化学およびＸ線回折の結果は、ろ過温度がフィルタ面に
堆積する化合物の種類に影響しないことを示している。
一方、ろ過温度はろ過能力を大きく左右する粉状物質の
構造と形状に決定的な影響を与える。限られた温度変化
が、ろ過された粉状物質の化学組成の変化をもたらさず
にそのようなろ過能力の相違を生じることはなさそうで
ある。従って、より高温（200〜205℃）の際に、フィル
タ面に存在する硫酸ナトリウムよるSO₃の吸収の結果ピ
ロ硫酸ナトリウム（Na₂S₂O₇）を生成し、それが、予防
措置を取ったにもかかわらず分析を行う前に周囲の湿気
と反応してNa₂SO₄とNaHSO₄を生成したと考えるのが妥当
である。より低い温度（180〜190℃）では、排ガスに含
まれる水の凝縮によってこの反応が直接フィルタ面で起
きたはずである。高い温度でのろ過はピロ硫酸ナトリウ
ムの存在のため困難であろう。180〜190℃程度の温度で
のろ過能力の顕著な改善は、これが単純な化学的メカニ
ズムに依存するか、より複雑な一連の化学反応に依存す
るかにかかわらず、本発明の主要部分である。

ろ過温度の下限は排ガスの凝縮温度とし、これはH₂OとS
O₃を含有するので大体140〜150℃である。

工場設備の作動条件として、温度を低下させ、凝縮の恐
れが生じる熱損失を考慮に入れる必要があることは明か
である。

また、条件次第では酸性の凝縮物が生成する場合もある
ので、酸性雰囲気に耐えるフィルタ材を使用することが
望ましい。

実験では耐酸ポリイミド材を使用した場合によい結果が
得られた（しかしテフロンコーティングされたフィルタ
バッグは酸腐食のため14日しかもたなかった）。

上記のようなシステムを試験したところ良好な結果が得
られ、このことは長期にわたって何回か確認された。こ
れらのプロセス条件および結果の主なものは第２図に示
されており、以下の通りである。

1.公知のフィルタバッグまたはフィルタチューブでろ過
され、大気中へ放出され排ガスの質は非常に高かった。
粒子状物質ないしダストのレベルは非常に低い値に減少
していた（約４〜5mg/m³）。この低い値は、フィルタ材
の耐熱性および耐薬品性を正しく判定するための約100
日という長い期間維持された。

2.カレット予熱器の上流、予熱器とフィルタバッグの
間、そしてフィルタの下流で排ガスの分析を行ったとこ
ろ、フィルタ前後で採取された試料のSOx濃度が驚異的
に減少していた（40〜50％）。フィルタバッグに堆積し
た物質を分析した結果、160〜200℃の排ガスろ過温度で
の熱力学的条件によりピロ硫酸ナトリウム（Na₂S₂O₇）
が生成され、それが水と反応して重硫酸ナトリウム（Na
HSO₄）を生成することが判明した。

ソーダ石灰ガラス炉から排出される排ガス中の粒子状物
質は主として（90〜92％）硫酸ナトリウムであることが
判明している。この塩化物は300℃未満の周囲温度で排
ガス中のSO₃の一部を吸収してピロ硫酸ナトリウムを生
成する。この反応は、排ガスの熱の一部がカレット予熱
器で取り除かれた160〜200℃のろ過条件が適している。
SO₃を含有する排ガスは、実際、フィルタ面に常に存在
する硫酸ナトリウムの層を強制的に通される。従って、
Na₂SO₄とSO₃の質量比が非情に高く、この反応に適して
いる。

上記理由により、少量の水分凝縮に適した温度条件で運
転することが必要であろう。これによりピロ硫酸塩（Na
₂S₂O₇）がずっとろ過しやすい重硫酸ナトリウムに変換
され、ろ過プロセスが促進される。

上記反応は、排ガス温度の低下によって可能であり、従
って本発明の主要な部分であるが、これが上記のように
大気中に放出される排ガスのSOx濃度を驚異的に低減さ
せる。

3.フィルタから周期的に取り出された粉状物質は硫酸ナ
トリウム（Na₂SO₄）、重硫酸ナトリウム（NaHSO₄）、少
量の炭酸カルシウムおよびマグネシウム、そしてフィル
タバッグの上流に設けられた装置から持ち越された少量
のガラスダストを含んでいた。

フィルタにろ過された粉状物質の典型的な分析結果は以
下の通りである。

Na₂SO₄＝54.2％ K₂SO₄ ＝ 7.03％ CaSO₄ ＝ 3.6％ NaHSO₄＝20.80％ MgSO₄ ＝ 0.6％ PbSO₄ ＝ 2.7％ ガラス＝11.0％ この粉状物質は、溶融ガラスの酸化状態を制御し、ガラ
ス清澄プロセス（溶融ガラスからのガス（CO₂）の放
出）を補助するために必要な硫酸ナトリウムの代わりと
してガラスバッチに再使用できる。これはそのまま、ま
たは重硫酸ナトリウム（NaHSO₄）を水酸化ナトリウム
（NaOH）で中和してから再使用できる。水酸化ナトリウ
ムで処理することにより、重硫酸ナトリウムの下に閉じ
込められたSO₃が熱的に安定し、溶融ガラスの酸化と清
澄プロセスの制御効率を高める。従って、フィルタバッ
グから取り出された粉状物質は、 NaHSO₄＋NaOH→Na₂SO₄＋H₂O の反応によって硫酸ナトリウムの中性懸濁液を得るため
に水酸化ナトリウム溶液に加えることができる。この懸
濁物は測定した量をバッチミキサヘポンプ送りすること
によって炉へリサイクルできる。

4.フィルタバッグから取り出された粉状体の中和によっ
て中性の硫酸ナトリウム水溶液を調製することで、上記
２項に記載のSO₃吸収効果をうまく利用した方法が可能
になる。この利点も本発明の主要部分をなすもので、カ
レット予熱器のすぐ下流でフィルタの上流に設けられた
小型の「急冷気」へ硫酸ナトリウムの懸濁液の一部をポ
ンプ送りすることを必要とする。硫酸ナトリウムの懸濁
液とともに加えられた水を蒸発させるために、排ガスの
残留熱のほんの一部が利用される。この結果、バッグフ
ィルタに流入する排ガスをフィルタ材の長期使用を可能
にする程度に低いが、ピロ硫酸塩（Na₂S₂O₇）を重硫酸
塩（NaHSO₄）に変換するために必要な水の凝縮が過剰に
なるのを防止するに程度に高い温度に調節することがで
きる。この処置が排ガス中に硫酸ナトリウムとSOxの比
率を自由に増加し、上記反応に適したものにするととも
に大気を放出される排ガス中のSOxレベルを低下させる
ことができる点が非情に興味深い。分離された粉状物質
の再利用は、当然フィルタの負荷を増すことになり、従
ってフィルタ面を大きくする必要がある。この問題は、
リサイクルの結果通常より粒子状物質の濃度が高い排ガ
スの場合でも、ガスによって運ばれるガラスダストフィ
ルタでの一定流量において圧力低下を小さくするろ過補
助の作用をすることによってある程度解決される。

5.上記２、３および４項に記載した本発明の主要部分な
す予想せぬ発見の主な利点のひとつは、明白な理由で炉
に供給しなければならない生態系のカレットの使用で生
成するSO₃の大部分をバッグフィルタで捕捉できること
である。このカレットは種々の色のソーダ石灰ガラスを
含む混成物であり、従って種々の酸化レベルのものであ
る。この種のカレットの使用は溶融プロセス時に必然的
に多量のSOxを生成する。ソーダ石灰ガラス中のSOxの可
溶性はガラスの酸化レベルの上昇とともに急速に増すこ
とが知られている。このレベルは必要とされる分光測光
特性（色および紫外線吸収）にもとづいて選択される。
酸化ガラスのSO₃濃度が約0.35〜0.38％程度であるのに
対し、還元ガラスは0.02％と低い。従って、酸化ガラス
または還元ガラスを製造する場合、混成の生態系カレッ
トの使用は酸化・還元反応の触媒作用を起こし、これが
ガラスの硫化物の可溶性を変え、排ガス中に多量のSOx
を放出することが明かである。上記の現象は、多くの場
合、イオウを微量しか含まない天然ガスを使用しても法
的最大限の放出濃度を越える条件を作り出すことにな
る。

フィルタ作動温度でSO₃を吸収する硫酸ナトリウムの驚
異的容量は、水酸化ナトリウムとともに回収された粉状
物質を中和して得られた懸濁液の一部を再使用してフィ
ルタ上の硫酸ナトリウム層に加え得ることと合わせて、
ろ過後の排ガス中のSOx濃度を低くするばかりでなく、S
Oxの放出レベルを上昇させるので以前使用が制限されて
いた生態系カレットの無制限の使用を可能にする。

6.本発明のデピュレーションサイクルの他の重要な利点
は、予熱されたカレットを使用して、大気中に放出され
る排ガスのNOx濃度に関する効果が生じることにある。
予熱されたカレットの供給は、バッチをガラスに変える
反応の速度に関する限り、かなり有利に作用する。この
効果は、もちろんガラスの吸引にもとづくカレットのパ
ーセンテージが高いほど顕著になるが、同じガラスの質
レベルおよび低い炉運転温度で同じ特定炉吸引を維持す
ることを可能にする。上記のように、低下した炉の温度
が窒素の酸化反応、従って排ガス中のNOx濃度を低下さ
せる。また、炉の運転温度の低下がガラス接触部と上部
耐火構造の摩耗を低減し、従って炉の寿命を延ばす。

7.本発明による粒子状物質ないしダストの低減プロセス
と、ソーダ石灰ガラス溶融炉から大気中に放出される排
ガス中のガス状汚染物質の制御と低減は次のような経済
的利点をもたらす。

7a.生態系のカレットを無制限の量使用できるというこ
とは炉のエネルギ消費を減少させ、従ってガラスの製造
コストを下げる。また、法的SOx放出レベルを越える恐
れがない。

7b.予熱されたカレットの使用によってエネルギ消費と
ガラスの製造コストを更に下げることは明かである。

7c.排ガスから抽出された硫酸ナトリウムをガラスバッ
チにリサイクルするによって、回収された粉状物質の正
しい処分法を可能にし、この成分の購買を不要にして原
料費を下げる。

7d.炉の運転温度の低下がガラス接触部と上部耐火構造
の耐用年数を増し、炉の寿命を延ばして再築コストを単
位ガラスコストを下げる。

上記事項は非常に重要であり、それによる経済的利点に
よって節約が生じ、工事設備に必要な投資が使用される
カレットの量によって５年から７年で回収できる。

本発明以前のすべての低減システムははるかに大きな投
資を必要とし、経済的利点がないだけでなく高い運転費
の負担が生じていた。

本発明の更に有利な特徴は請求項２から21に記載されて
いる。

１日に210トンの能力のガラス炉からの煙道ガスの10％
（1,200Nm³/h）を処理できる試験工場で行ったいくつか
の実験例を下に列挙するが、本発明はこれに限定される
ものではない。

例1: カレット ガラス吸引の40％ 流量 1,200Nm³/h 排ガス分析：粒子状物質レベル 2mg/m³ SOxの低減:40％ 粉状物質の組成： 炉エネルギの低減:4％ 例2: カレット 40％ 流量 1,200Nm³/h 排ガス分析：粒子状物質レベル 2mg/m³ フィルタにおけるNa₂SO₄:排ガス中のレベルの1.5倍 SOxの低減:60％ 炉エネルギの低減:4％ 例3: カレット 40％ 流量 1,200Nm³/h 排ガス分析：粒子状物質レベル 2mg/m³ フィルタにおけるNa₂SO₄:排ガス中のレベルの２倍 SOxの低減:60％ 炉エネルギの低減:4％ 例4: カレット 50％ 流量 1,200Nm³/h Na₂SO₄:排ガス中のレベルと同じ SOxの低減:45％ 炉エネルギの低減:5％ 尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするた
めに番号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の排ガス浄化システムの構成図、第２図
は浄化システムの作用の説明図である。 10……バッグフィルタ、12……予熱器。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｄ 51/10 Ａ 53/50 53/81 (72)発明者 ピエトロ・エルコレ イタリア国 アスティ ビア・ロレト 10 (72)発明者 アレッサンドロ・モラ イタリア国 アッビアテグラッソ ビア・ カルロ・マリア・マッジ 62

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】あらゆる種類のガラス、特にソーダ石灰ガ
   ラス生産用の溶融炉から排出される排ガスを冷却し、そ
   の後バックフィルタでろ過する浄化方法であって、 溶融炉が重油で加熱され、 約400〜750℃の高温排ガスを使用してガラスカレットま
   たはガラスカレットとガラスバッチの機械的混合物を予
   熱し、 これによって排ガスをバッグフィルタの布材の損傷を防
   止するに十分低い温度レベルに冷却し、 排ガスによって予熱されたガラスカレットまたはガラス
   カレットとガラスバッチの機械的混合物を溶融炉に供給
   する ことを特徴とする方法。
2. 【請求項２】バッグフィルタにおける排ガスの温度条件
   を、排ガスに含まれる水蒸気の部分的で適度な凝縮を促
   進し、凝縮水と排ガスの成分で構成されるピロ硫酸塩と
   を反応させて重硫酸塩を生成する、特に Na₂S₂O₇＋H₂O→NaHSO₄ の反応を促進するレベルに維持することを特徴とする請
   求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】排ガスに含まれるSOxと少なくとも排ガス
   に含まれる別のイオウ化合物との反応、特に Na₂SO₄＋SO₃→Na₂S₂O₇ の反応によってピロ硫酸塩が生成されることを特徴とす
   る請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】バッグフィルタにおける排ガスの温度条件
   を、排ガスに含まれるSOxと少なくとも排ガスに含まれ
   る別のイオウ化合物とを反応させてピロ硫酸塩を生成す
   る、特に Na₂SO₄＋SO₃→Na₂S₂O₇ の反応を促進するレベルに維持することを特徴とする請
   求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】バッグフィルタが150〜250℃の温度、好ま
   しくは180〜190℃の温度で作動することを特徴とする請
   求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 【請求項６】排ガスが300〜850℃の温度、好ましくは40
   0〜750℃の温度で、ガラスカレットまたはガラスカレッ
   トとガラスバッチの機械的混合物の予熱器に供給される
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方
   法。
7. 【請求項７】ガラスカレットまたはガラスカレットとガ
   ラスバッチの機械的混合物の予熱が、ガラスカレットま
   たは前記機械的混合物の流れを横切るかそれに衝突する
   ように排ガスを送ることによって排ガスとカレットまた
   は前記機械的混合物の直接接触で熱交換が得られるシス
   テムで行われることを特徴とする請求項１〜６のいずれ
   かに記載の方法。
8. 【請求項８】排ガスとガラスカレットまたは前記機械的
   混合物との熱交換が、0.05〜0.15m/s、好ましくは約0.1
   m/sの排ガス速度で行われることを特徴とする請求項１
   〜７のいずれかに記載の方法。
9. 【請求項９】ガラスカレットまたは前記機械的混合物の
   予熱器から出る排ガスの温度が150〜350℃、好ましくは
   200〜300℃であることを特徴とする請求項１〜８のいず
   れかに記載の方法。
10. 【請求項１０】ガラスカレットまたは前記機械的混合物
    の予熱器から出る排ガスを低温空気で薄めるか、それに
    より高温の排ガスを加えることによってバッグフィルタ
    の作動温度を制御することを特徴とする請求項１〜９の
    いずれかに記載の方法。
11. 【請求項１１】バッグフィルタの作動温度が酸性の凝縮
    を回避するか抑制するに十分な高さに維持されることを
    特徴とする請求項１〜10のいずれかに記載の方法。
12. 【請求項１２】ガラスカレットまたは前記機械的混合物
    の予熱器から出る排ガスを水またはNa₂SO₄の水溶液と混
    合することによってバッグフィルタの作動温度を制御す
    ることを特徴とする請求項１〜11のいずれかに記載の方
    法。
13. 【請求項１３】溶融炉から出る排ガスを酸化カルシウム
    または酸化マグネシウムまたはNaOHの水溶液またはこれ
    らの成分のいくつかで処理して排ガス中のSO₃を中和す
    ることを特徴とする請求項の１〜12のいずれかに記載の
    方法。
14. 【請求項１４】排ガスの中和がガラスカレットまたは前
    記機械的混合物の予熱器の下流かつバッグフィルタの上
    流で行われることを特徴とする請求項13に記載の方法。
15. 【請求項１５】バッグフィルタでろ過された粒子状物質
    がバッグフィルタから取り出され、特に NaHSO₄＋NaOH→Na₂SO₄＋H₂O Na₂S₂O₇＋2NaOH→2Na₂SO₄＋H₂O の反応の一方または両方によって硫酸塩を変えられるこ
    とを特徴とする請求項１〜14のいずれかに記載の方法。
16. 【請求項１６】得られた硫酸塩の一部または全部がバッ
    グフィルタの上流の排ガスにリサイクルされることを特
    徴とする請求項15に記載の方法。
17. 【請求項１７】得られた硫酸塩の一部または全部がガラ
    スバッチ調製に使用されることを特徴とする請求項15ま
    たは16に記載の方法。
18. 【請求項１８】ろ過工程用の排ガス温度が予熱器に供給
    されるガラスカレットまたは前記機械的混合物に水を加
    えることによって制御されることを特徴とする請求項１
    〜17のいずれかに記載の方法。
19. 【請求項１９】特にSO₂の酸化カルシウム、酸化マグネ
    シウムまたはNaOHとの中和反応で生成される硫酸カルシ
    ウムまたはマグネシウムまたはナトリウムまたはこれら
    いくつかの成分が予熱器から出るガラスカレットまたは
    前記機械的混合物から取り出されることを特徴とする請
    求項18に記載の方法。
20. 【請求項２０】前記取出しがふるい分け、選別等で行わ
    れることを特徴とする請求項19に記載の方法。
21. 【請求項２１】あらゆる種類のガラス、特にソーダ石灰
    ガラス生産用の溶融炉から排出される排ガスを冷却し、
    その後バッグフィルタでろ過する浄化装置であって、 前記バッグフィルタ（10）、 バッグフィルタの上流で排ガスを冷却することによって
    ガラスカレットまたはガラスカレットとガラスバッチの
    機械的混合物を予熱するための予熱器（12）、 予熱器から排出される予熱されたガラスカレットまたは
    予熱された機械的混合物を溶融炉へ送る手段、 フィルタ（10）へ流入する排ガスの温度を制御する手
    段、 を備えている装置。