JPS595023B2 - 塗装ラインにおける脱臭方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は塗装ラインにおける脱臭方法及びその１０装置
の創案に係り、塗装ラインにおいて発生する溶剤（主と
して炭化水素）を効率よく脱臭処理する公害対策のため
の新規な方法及びその装置を提供し、又省エネルギー効
果を充分に得しめようとするものである。

１５塗装をなすに当つては塗料に溶剤が配合されたもの
が用いられることは周知の通りであり、このように塗料
に含まれた溶剤は乾燥時に大気中に放出される。

特に焼付乾燥塗料においては溶剤含有量が多く炭化水素
として大量に放出され、これが２０臭気その他の公害原
因をなしていることは一般に知られている通りである。
そこでこのような炭化水素などを無害化することについ
ては従来からそれなりの工夫が重ねられており、例えば
７００〜８００℃に加熱燃焼する方式（直燃方式）や触
媒２５を用いて比較的低温で酸化する方式（触媒方法）
などが採用されている。然しながらこれら従来法による
ものにおいては夫々に問題があり、即ち上記直燃方式に
おいては高温加熱のために燃料を必要とし大きな熱エネ
ルギー損失となると共にその３０高温のためＮＯｘその
他の２次公害原因となる不利があり、又触媒方式と共に
大量排ガスを処理するために大型化せざるを得ず巨大設
備を必要とする。触媒方式においてはこのような不利と
共に特別な触媒を必要とし、又その性能低下により好ま
３５しい除去が図られなくなることからその管理に苦心
を必要とする。なお一部に上記したような場合における
エネルギー損失を少くするため熱交換器などによる廃熱
回収を図つた設備も考案されているが、これらの熱回収
は燃焼空気の予熱や別設備への熱供給等などに限られ、
そのレイアウトや回収方法、回収量などに制限を受け高
い効率での回収が困難となり、投資効率が甚だ劣ること
から極く単純な熱回所方法が採られる程度に過ぎない。
本発明は上記したような実情に鑑み検討を重ねて創案さ
れたものであつて、塗装ラインで発生する上記したよう
な炭化水素の処理において、循環型熱風乾燥炉の循環系
内に触媒を組み込み、炭化水素の酸化燃焼熱を直接熱源
に利用すると共に炭化水素の濃縮を防止し、炭化水素発
生量の変動に対し過剰分は不足するゾーンへ移送して温
度コントロールを行い上記熱源としての利用を有効なら
しめるようにしたことを特徴とするものであつて、低廉
な設備費で好ましい効率による省エネルギーを図り、有
利な公害対策を得しめるようにしたものである。斯かる
本発明によるものについて更に説明すると、先ず上記し
たような鋼板などの連続塗装ラインとして従来用いられ
ているものは第１図に示す通りであつて、鋼板１はロー
ルコータ２，２によつて表裏の塗装をなしてからオーブ
ン３に導入され、オーブン３内における鋼板１はカテナ
リ一で空中に存在し、オーブン出口より後方に設けられ
た支持ロール４で支持されて乾燥焼付処理される。

上記したオーブン３には入口側と出口側に夫々排気ブロ
ワ−５，６が設けられているが又必要に応じて中間部に
もこのような排気ブロワ一を設けてオーブン３内の溶剤
分を排気するように成つているが、これとは別にオーブ
ン３内の発生ガスを複数個の循環プロワー７，８，９に
よつて循環させるように成つており、これらの循環プロ
ワー７，８，９に関する吸入側には夫々加熱炉１０が設
けられて循環排気を加熱し、このように加熱されたもの
をプロワー７，８，９の吐出側に設けられたスリツトノ
ズル１１によつて塗装鋼板１に吹付け塗料の乾燥、焼付
けを行うように成つている。又上記した各加熱炉１０に
はバーナ１２が設けられ、しかも上記オーブン３内に設
けられたサーモカツプル１３によつてオーブン温度を検
出し、その検出結果を燃料供給管１４に設けられた電磁
バルブ１５にフイードバツクして燃焼を制御し、オーブ
ン３内を所定温度に保つように自動コントロールするよ
うに成つているものであり、このような連続塗装設備に
おいて上述したような直燃方式又は触媒方式に従つた脱
臭設備を設ける場合においては上記排気ブロワ−５，６
の先となることは明かである。ところでこのような排気
ブロワ−５，６の排気量決定に当つては爆発に対する安
全対策が優先することは自明であり、即ちオーブン３内
の雰囲気を炭化水素の爆発下限界濃度（一般に成分濃度
の許容限界を自動制御できる場合は４０７０以ノ下、手
動制御の場合には２５％以下）以下とすることが必要で
あり、炭化水素が各種成分の混合組成の場合には各々の
成分についての爆発下限界および分子燃焼熱に差があつ
ても限界燃焼熱は略５００Ｋｃａ１／Ｎｍ３−Ａｉｒと
なることが知られており、この値から実操業での必要排
気量を求め得る。然して上記した従来の一般的な連続塗
装ラインにおける爆発防止対策としては上述排気ブロワ
一５，６の排気量を増加し、オーブン３の鋼板出入口そ
の他の開口部から外部フレツシユエアを取込み、又各ゾ
ーンの循環プロワー７，８，９に関する吸入側加熱炉１
０にフレツシユエアの取り込み口１６を設けるなど几て
オーブン３内雰囲気の炭化水素濃度を稀釈して操業して
いる。

ところがオーブン出入口からのフレツシユエア流入分は
溶剤稀釈には効果的でなく、むしろオーブン３内にガス
流を生ぜしめ炭化水素の局部的濃縮防止が主体であつて
、加熱炉１０から取込んだフレツシユエアによる稀釈効
果を主とした爆発防止を図つている。一方、一般的な塗
料においては第２図に示したａ曲線のように加熱乾燥の
初期において溶剤分の殆んどが蒸発してしまい、従つて
オーブン入口部での溶剤濃縮が著しく、オーブン長さ方
向における距離に相当した第２図焼付時間の屑１ゾーン
部での溶剤発生量が９０７０にも及び７ｉ６２ゾーンで
は８％、．／１６３ゾーンでは２％と減少し、このよう
な溶剤発生量から各ゾーンでのフレツシユエアの取込み
必要量を、例えば実際ラインにおける実績による最大溶
剤量（ＭｒＩｌａＸ＝１３０Ｋｙ／Ｈｒ）を用い、平均
的溶剤をキシレン（分子量１０６、夛子熱１０４６Ｋｃ
ａ１／ＭＯｌ）の場合、／１６１ゾーンでは９２４０Ｎ
ｍ３／Ｈｒ，．／Ｉ６２ゾーンでは８２Ｃ畑３／Ｈｒｌ
Ａ６３ゾーンでは２１０Ｎｍ３／Ｈｒとなり、オーブン
出入口からのエア吸引量を各２０００Ｎｍ３／Ｈｒとし
、ブロワ−５，６からの排気量を安全係数をも見込んで
単純計算して求めると、入口側ブロワ−５は１１６５０
Ｎｍ８／Ｈｒｌ出口側ブロワ−６は２６２０Ｎｍ８／Ｈ
ｒとなる。又特殊な塗料の場合には第２図におけるｂ曲
線のようになり、滝１ゾーンでは４０７０１滝２ゾーン
では４５？、．／Ｆ６．３ゾーンで１５％の溶剤蒸発量
となるような場合もあるがこの場合における入口側ブロ
ワ一５の排気量は８４２０Ｎｍ３／Ｈｒ出口側ブロワ一
６の排気量は５８５０Ｎｍ３／Ｈｒとなる。しかもフレ
ツシユエアの取込み量などの制御に当つては溶剤量の測
定は極めて困難であつて手動開閉に頼らざるを得ず、上
記以上に相当の余裕を見ることが必要であり、上記のよ
うな操業条件の場合に入口側排気ブロワ−５の排気量を
１２０００Ｎｍ３／Ｈｒ以上、出口側ブロワ−６の排気
量は６０００Ｎｍ３／Ｈｒ以上とすることが必要である
。ところでこのように大容量の排気を行うことは著しい
熱損失となることは自明であつて、今オーブン３の平均
温度を２７０℃とすれば、約１４００×１０３Ｋｃａ１
／Ｈｒ以上にも及ぶ。勿論このような大量の排気量に対
する公害対策設備は極めて大型なものとなり、特に排熱
回収等を考慮した設備とすると更に大型化されて莫大な
設備費を必要とし、場合によつては大型化のため既存設
備に対しての設備が不可能となる。本発明においてはこ
のような不利を解消するために第３図に示すような装置
とし、又新規な脱臭方法を採用する。

即ちこの第３図のものにおいてもオーブン３自体のスリ
ツトノズル１１の配設された構成関係、塗装された鋼板
１の搬送関係は上記した第１図の従来からのものと同様
であり、又加熱炉１０で加熱された排気を循環プロワー
７，８，９によつて上記ノズル１１に送ることも同じで
あるが、それら循環プロワー７，８，９の吐出側又は吸
入側にプラチナ系その他の触媒機構１７，１８，１９を
組み込むことにより比較的低温で上記したような溶剤分
を酸化燃焼し無害化するものであり、又このようにして
溶剤が触媒機構１７，１８，１９で酸化燃焼し発生した
熱量はそのまま燃料の代替として効率１００％状態でノ
ズル１１に送られる排気ガス流れに付与する。ところで
上述したような条件下で発生する溶剤の量は塗装鋼板の
サイズ、用いられた塗料の種類によつて大幅に変動し、
溶剤発生量（発熱量）が必要量以上となり、炉温コント
ロールが不可能となつてオーブン温度が上昇することは
避けられず、このため本発明においては図示されるよう
に溶剤発生量の多いゾーン（第２図滝１ゾーン）に対し
ては排気ブロワ−５を設けることに代えて移送ブロワ−
２０を設け、このブロワ−２０による移送ガスを溶剤発
生量の少いゾーン（第２図７１６３のゾーン）に吹込む
ように成つており、これによつて前者のゾーン（７１６
１）における余分な溶剤発生量を後者のゾーン（滝３）
における循環ブロワ−９の吸入側（加熱炉１０部分）に
供給する。又上記した移送ブロワ−２０に関する管路に
は自動開閉ダンパー２１を設け（或いは移送ブロワ−２
０の回転速度を制御する）、該ダンパー２１と加熱炉１
０における電磁バルブ１５との間に接点つきリミツタ一
２２を取付け、更に上記ブロワ−２０で移送される溶剤
を受入れるゾーンに関しては送入される溶剤量を調整す
る制御ダンパー２３を適宜に設ける。又前記したような
触媒機構１７，１８，１９の出側には０２メーター２４
を設けてその酸素量を測定し、このような０，メーター
２４からの検出信号によつて加熱炉７，８，９に設けら
れたフレツシユエア取入口のダンパー２５を開閉し制御
するように成つている。即ち溶剤発生量の過剰なゾーン
においては上記ダンパー２１又はブロワ−２０の回転速
度で制御することを優先して行わしめ、その加熱炉１０
におけるバーナー１２の燃焼は最低状態とするものであ
り、このゾーンにおいては温度コントロールのため移送
量を減少することは触媒機構１７への溶剤供給量（触媒
通過量）を増大することとなつて発熱量が多くなり昇温
することとなるわけであつて、逆の場合は降温しそれら
の間の度合を選ぶことにより容易に温度制御し得る。

又溶剤発生量が少く溶剤燃焼熱量の少いゾーンでは移送
量が最低となつた信号により接点つきリミツタ一２２を
介してバーナ１２の燃焼制御に切換え、その逆の場合に
はバーナ１２に関する電磁バルブ１５の最低開度時の信
号によつて溶剤移送量に関する制御に切換え、過剰ゾー
ンから送られた溶剤を熱エネルギーとして利用する。こ
のように過剰溶剤は発生量の少いゾーンに移送し有効に
燃焼させることによりオーブン３における各部分の温度
条件を適切に保ち、この移送量を制御ダンパー２３で制
御し、該ダンパー２３の全開時にバーナー１２の制御に
切換えてバーナー１２の燃焼による熱を供給し、最も溶
剤発生の少いゾーン（滝３のゾーン）では送られて来た
溶剤の全量を触媒機構１９の吸入側に投入することによ
り発生した触媒の全体を殆んど無害化されることとなり
、このものが排気ブロワ−６から排出されても問題を残
すことがなく、公害防止のための後処理は不要である。
蓋し最終ゾーンにおける溶剤発生量は２〜１５％程度で
あるが、循環量／排出量の値が２以下であることが普通
であつて、鋼板１より発生する溶剤の排出対象は極く後
尾部分のみとなり、その他は管路２６で夫々循環し移送
溶剤と共に触媒機構１９，１８等で燃焼処理されるから
極く一部が排気ブロワ−６から排出されるわけであつて
、最終ゾーンにおける循環量／排出量の比を大きくし、
その処理効率を高くすることにより排気中の溶剤濃度を
有効に低下せしめ、全溶剤発生量の１％以下とすること
ができる。又上記のようにして溶剤発生量の過剰なゾー
ンからの排気に代えて移送ブロワ−２０を用い、オーブ
ンへのフレツシユエア取込み量を減少することは直接に
排ガス量を縮減せしめ、又排ガス顕熱の回収を得しめる
わけであり、実質的に溶剤燃焼に必要な０２と触媒機能
発揮に必要な０２に相当したエア量でよく、その量は触
媒機構出口での０２濃縮が２％以上であればよい。

即ち０２メーター２４からフレツシユエア取込みダンパ
ー２５にフイードバツクし自惑制御せしめて、この点か
らの省エネルギー効果も大きいことになる。なお溶剤の
総発熱量がオーブン３で必要な熱量より大きいときには
最初のオーブンでのフレツシユエア取込み量を大きくす
るように０２の設定を上げてやれば安全率を高く保つて
操業することができる。上記したような本発明によるも
のの具体的な実施例について説明すると、前記した第３
図に示す如き装置により本発明者等が具体的に厚さ０．
２７穢、幅９１４藺の鋼板を毎分６０ｍのライン速度で
乾燥焼付を行つた実施例は次表に要約して示される通り
である。即ちこれらの操業例は溶剤発生量が多く、その
溶剤による発熱量が必要熱量以上になつている場合であ
つて、各ゾーンの設定温度以上とならないよう７１６１
ゾーンのフレツシユエア取込み量を多くし（０，濃度設
定を上げ）、バランスした時の値である。

又この実施例においては公害対策として排出炭化水素は
約１．５Ｋ′／Ｈｒであり、総量として約１．５％の低
濃度に処理されていることが確認され、更に省エネルギ
ーとして従来法による場合の必要熱量１５００Ｘ１０３
Ｋｃａ１／Ｈｒがこの実施例の場合にはバーナー１２の
最低燃焼量である３３０×１０３Ｋｃａ１／Ｈｒとなり
４．５分の１に激減した操業をなすことができた。以上
説明したような本発明によるときはオーブンの熱風循環
系統内に触媒を組み込み塗装鋼板より発生する溶剤を酸
化燃焼することによつて脱臭して無害化すると共にその
際の溶剤燃焼熱を乾燥、焼付のための熱源として１００
％状態に利用することができるわけであつて、何れの面
からしてもその効果が大であり、各ゾーンでのフレツシ
ユエア取込み量は溶剤の酸化に必要な０２量と触媒機能
発揮に必要な０２量でよいことから大量のフレツシユエ
アを取込む必要がなく、従来のように大量のフレツシユ
エアを取込んで稀釈するもの設備巨大化を有効に回避せ
しめ、上記のように省エネルギー効果の大きいこととも
相俟つて頗る有利な操業を円滑に実施し得るものである
から工業的にその効果の大きい発明である。

又第２発明によれば一般にオープン装入直後において旺
盛な溶剤の気散が認められ、オーブンの出側部分に到る
に従いその発生が激減するようなこの種連続塗装処理ラ
インにおいて、溶剤発生量の多いゾーンにおいて過剰な
燃焼な燃焼熱のある場合にその過剰分を溶剤発生量の少
いゾーンに移送してこの少いゾーンにおける熱量を補給
し夫々の炉温コントロールは主として溶剤の燃焼熱によ
つて行いその不足分を加熱バーナーによつて補う程度で
よいこととなつてバーナー容量を必要最小限のものとな
し省エネルギー効果を充分に発揮させることが可能であ
り、この点からしても設備のコンパクト化を充分に図ら
しめるわけであつて工業的にその効果の大きいものがあ
る。

又前記したような本発明の実施態様によれば以下に列挙
するような作用効果をも得ることができる。

加熱炉の下流側である循環ブロワ一の吸引側又は吐出側
に触媒機構を用いることにより溶剤に対する有効な作用
を得しめ、設備費の低廉を図る。

即ちこのような触媒作用は溶剤の棟類によつて２００〜
３５０℃で有効に作用するが、上記のような位置に触媒
を用いることにより循環ガスの温度がオーブンの設定温
度より一般的に高くなり、オーブン設定温度を２００℃
以上とすれば何れにしても充分な触媒作用が得られ、特
別な昇温設備などを必要としないで好ましい作用が発揮
され、既設設備にも容易に採用することが可能であつて
設備費も充分に低廉となる。

２用いられる触媒の効率が必ずしも高い必要がない。

このよ・うな目的で触媒を採用する場合においては一般
的にその効率の高いことが必要であるが、本発明では循
環系内に用いられるものであり、そのまま排出されるも
のでないから溶剤を含むガスが触媒を通過燃焼し処理さ
れた量に対し塗装鋼板より発生する溶剤量が爆発限界以
下であれば十分に安全操業することができ、触媒効率の
高いことを必ずしも必要としない。

例えば触媒効率５０％であれば触媒通過後のガスは循環
量の５０％のフレツシユエアを供給された場合に等しく
、溶剤量／循環量ＸＯ．５以上に濃縮することがない。
従つて循環量が多くなればなる程触媒効率が低くてよい
こととなる。濃縮に対しては溶剤中の触媒効率が最も劣
るものに合わせて設計することにより濃縮に対し充分対
応し得る。３触媒通過後の０２濃度よりフレツシユエア
取込みダンパーをフイートバツク制御できる。

各ゾーンでのフレツシユエア取込み量は溶剤燃焼必量０
２量と触媒能力発揮に必要な０２量でよいから触媒通過
後０２濃度は２％以上でよく、これによつて取込み量を
制御し合理的な操業をなすことができる。４最終ゾーン
の循環系内における触媒効率に留意することにより排出
ガスの完全無害化を図り得る。

排気ブＩコワ一６はオーブンの出口側に１基のみでよい
こととなるのでこのオーブン出口側に相当した最終ゾー
ンに関する循環系の触媒効率を高くしこのため該最終ゾ
ーンの設定温度を３００℃以上とするような措置を採る
ことにより溶剤分の効率的な燃焼を図ることによつて排
出ガスを適切に脱臭、無害化することが可能であつて、
そのまま排出することができる。

５前段階ゾーンから移送される溶剤含有ガス流量よりも
当該ゾーンの循環ガス量を大とすることにより夫々のゾ
ーンにおける溶剤濃縮を防止せしめ安定した処理を行わ
しめることができる。

６各ゾーンに設けられた循環ブロワ一の吐出部で分岐し
吹出量を前後に調節してオーブン入口よりフレツシユエ
アを吸入し、出口部で吹出すように調整することにより
発生溶剤量の変動に対してオーブン出口の排出量を自然
的に変化させることができ、設備の簡略化が可能である
。

７爆発安全対策としては、循環量とそのときの触媒効率
において安全率を見込めばよく、フレツシユエアの取込
み量は触媒通過後の０２濃度が２％以上で充分であつて
、このようにすることにより装置における排気必要量を
従来のものに比し１／５〜１／１０に減少することがで
きる。

８測温機構の配設および０２メーターによる制御のみで
自動制御に関して確立された精度を得ることが可能であ
つて制御自体を単純化できる。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の技術的内容を示すものであつて、第１図
は従来の連続塗装熱処理ラインの説明図、第２図はこの
種塗装熱処理ラインにおける溶剤蒸発量関係を示した図
表、第３図は本発明による連続塗装熱処理ラインの説明
図である。 然してこれらの図面において、１は鋼板、２はロールコ
ーター、３はオーブン、５，６は排気ブロワ一、７，８
，９は循環ブロワ一、１０は加熱炉、１１はスリツトノ
ズル、１２はバーナー、１７，１８，１９は触媒機構、
２０は移送ブロワ、２１は自動開閉ダンパー、２２は接
点つきリミツタ一、２３は制御ダンパー、２４は０２メ
ーター、２５はフレツシユエア取入口ダンパーを示すも
のである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 塗装ラインで発生する炭化水素の処理において、循
   環型熱風乾燥炉の循環系内に触媒を組み込み、炭化水素
   の酸化燃焼熱を直接熱源に利用すると共に炭化水素の濃
   縮を防止し、炭化水素発生量の変動に対し過剰分は不足
   するゾーンへ移送し、温度コントロールを行い上記熱源
   としての利用を有効ならしめるようにしたことを特徴と
   する塗装ラインにおける脱臭方法。 ２ 被塗装物を連続的に搬入し溶剤を気散させるように
   したオーブンに加熱機構を組込んだ循環ガス系を前記オ
   ーブンの各ゾーン毎に設けたものにおいて、上記した循
   環ガス系に該循環ガス中の溶剤分を酸化燃焼させるため
   の触媒機構を配設し、又上記した各ゾーン間において溶
   剤発生量の多いゾーンからの過剰分を溶剤発生量の少い
   ゾーンに対する循環ガス系の触媒機構より上流側に導入
   するためのガス移送系を設けたことを特徴とする塗装ラ
   インにおける脱臭装置。 ３ ガス移送系に設けたバルブ機構と循環ガス系におけ
   る加熱機構のバーナーに対する燃料供給系に設けたバル
   ブ機構との間に接点つきリミッターを設けた特許請求の
   範囲第２項に記載の塗装ラインにおける脱臭装置。 ４ 触媒機構とオーブン内に設けたノズルとの間にＯ＿
   ２メーターを設け、該Ｏ＿２メーターの検出信号により
   加熱機構に対するフレツシユエア供給口のバルブを操作
   するようにした特許請求の範囲第２項に記載の塗装ライ
   ンにおける脱臭装置。