JPH0425049B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「技術分野」 本発明は、塗装乾燥炉内で発生する揮発した溶
剤成分を含む排ガスを、酸化処理して無臭化し、
系外に排出するようにした塗装乾燥炉の排ガス処
理装置に関する。

「従来技術およびその問題点」 例えば鉄鋼業などで用いられる塗装乾燥炉にお
いて、塗装されたストリツプなどは、焼付け乾燥
工程を経ることで、塗料中の溶剤を揮発させ、塗
膜成分を反応させて必要な塗装被膜性能になるよ
うに加熱されている。しかし、鋼材の生産量が多
くなると、塗装乾燥炉内の溶剤ガス濃度が高くな
り、これを含む排ガスをそのまま系外に排出する
と環境汚染の原因となつたりするので、排ガス中
の溶剤ガス濃度を低くする必要がある。

このため、塗装乾燥炉より溶剤を含んだ排ガス
を取出し、触媒層を通過させてケトン類、セロソ
ルブ類、トルエン、キシレンなどの溶剤に由来す
る可燃性成分を燃焼してその濃度を減少させ、ク
リーンな状態にしてその大部分を炉内に戻すよう
にした循環システムを用いることによつて系外へ
の排出ガス中の溶剤ガス濃度を所定値以下にして
いる。

第２図には、従来の塗装乾燥炉の排ガス処理装
置の一例が示されている。すなわち、塗装乾燥炉
１には、図中白抜き矢印で示す如く鋼材が導入さ
れ、例えば180℃程度の雰囲気下にて、塗料中の
溶剤が揮発除去される。溶剤は、例えば主として
エチルセロソルブからなり、排ガス中の濃度は、
例えばエチルセロソルブ2500ppmとされている。
そして、塗装乾燥炉１中の排ガスをフアン２で吸
引し、第１の流路３から取出す。このとき、ダン
パ４により排ガスの取出し量を調整する。

第１の流路３から取出した排ガスは、直交流型
の熱交換器５に導かれ、そこで昇温される。さら
に、必要に応じて補助燃焼装置６から例えばブタ
ン空気混合ガスなどを投入して燃焼させ、排ガス
温度を350℃程度まで上昇させる。この状態で触
媒７に通し、排ガス中の可燃性成分を酸化処理す
る。

燃焼排ガス中の溶剤成分は、この触媒７によつ
て酸化燃焼され、排ガス中のタールミストや可燃
性のダストも、一度触媒面に吸着された後、反応
して燃焼除去される。なお、不燃性のダストは、
触媒７に付着しあるいは濾別されて排ガス中から
除去される。８は、触媒７の一端を塞いでいる盲
蓋である。

触媒７を通過し、可燃性成分の燃焼により昇温
し、かつ、不燃性のダストを除去された燃焼排ガ
スは、熱交換器５を通過して酸化処理前の排ガス
と熱交換して降温し、その一部（例えば4/5の流
量）が第２の流路９を通つて塗装乾燥炉１へ返送
されると共に、残部（例えば1/5の流量）が第２
の流路から分岐した第３の流路１０を通つて系外
に排出される。

第２の流路９を通つて返送された排ガスは、リ
サイクルフアン１１によつて塗装乾燥炉１へ導か
れる。また、リサイクルフアン１１の隣りにはバ
ーナ１２が設けられており、炉内循環ガスを昇温
している。なお、１３，１４は塗装乾燥炉１へ返
送する排ガスと系外へ排出する排ガスとの流量を
それぞれ調整するダンパである。

しかしながら、この塗装乾燥炉の排ガス処理装
置においては、排ガス中にSOx（硫黄酸化物）な
どの触媒被毒成分が含まれていると、触媒表面層
のみならず、触媒全体に被毒が進行して触媒が劣
化し、浄化効率が低下する。このため、排ガス中
の可燃性成分を充分に除去することができず、前
述した環境汚染の原因となつたり、また、塗装乾
燥炉より発生する可燃性成分が悪臭成分であると
き、触媒通過後の悪臭成分濃度が充分低下しない
ため、大気放出排ガスおよび塗装乾燥炉内で悪臭
が発生する。

さらに、可燃性のダストやタールミストなど
は、触媒表面に吸着されても浄化されにくいた
め、触媒を目詰りさせて圧力損失を増加させるた
め、システムの圧力のマツチングが悪くなつた
り、循環ガス量を減らす必要があつたり、操業が
不安定となる。

したがつて、安定操業を行なうためには、触媒
の劣化状況を常に監視し、触媒が劣化した場合に
は交換する必要がある。しかし、触媒を交換する
場合には、操業を止める必要が生じ、触媒エレメ
ント自体が貴金属などを担持したものであるため
交換費用も非常に高くなる。

また、この塗装乾燥炉の排ガス処理装置におい
ては、熱交換器の伝熱エレメントにダストやター
ルが付着しやすく、これらの付着によつて熱交換
器の伝熱性能低下と圧力損失の増大が起こる。こ
のため、触媒への流入ガス温度が低下し、触媒の
浄化効率が悪くなる。さらには、触媒の出口温度
が低下し、熱交換器の交換熱量が益々低下する。
したがつて、補助燃焼装置により追い焚きして、
触媒への流入ガス温度低下分を補つてやる必要が
生じ、燃料コストが高くなる。

「発明の目的」 本発明の目的は、排ガス中のSOxなどによる触
媒の被毒による性能劣化を防止し、熱交換器の伝
熱エレメントへのダストやタールの付着による圧
力損失や熱交換性能低下を防止し、排ガス中に含
まれる可燃性成分（悪臭成分）を長期間安定して
除去できるようにした塗装乾燥炉の排ガス処理装
置を提供することにある。

「発明の構成」 本発明による塗装乾燥炉の排ガス処理装置は、
塗装乾燥炉の排ガスを所定量ずつ取出す第１の流
路と、この第１の流路に設けられた除塵フイルタ
ーと、触媒が担持された伝熱エレメントによつて
前記第１の流路から導入された排ガスを昇温して
可燃性成分を酸化処理する回転再生式熱交換器
と、前記触媒によつて酸化処理された排ガスの一
部を前記塗装乾燥炉に戻す第２の流路と、この第
２の流路から分岐して前記排ガスの残部を系外に
排出する第３の流路とを備えていることを特徴と
する。

このように、本発明では、第１の流路に除塵フ
イルターを設けたことにより、排ガスはその中に
含まれるダストを除去された後、回転再生式熱交
換器に導入される。このため、回転再生式熱交換
器の触媒や伝熱エレメントにダストが付着するこ
とを防止できる。また、回転再生式熱交換器を用
いることにより、伝熱エレメントや触媒には加熱
ガスと被加熱ガスとが周期的に交互に流れるの
で、伝熱エレメントに担持された触媒が被毒して
も高温の加熱ガスに接触して自己再生する。ま
た、回転再生式熱交換器の被加熱ガス側で伝熱エ
レメントに可燃性のタールミストなどが付着して
も、ついでその部分が加熱ガス側となつたときに
高温の加熱ガスに接触して気化するため、伝熱エ
レメントにタールなどが堆積しにくくなつてい
る。したがつて、触媒の活性を長期間安定に保
ち、ガスの圧力損失などをできるだけ抑え、伝熱
性能を良好に維持して、長期間安定した操業を行
なうことができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記第３の流
路の途中において排ガスの残部に含まれる可燃性
成分をさらに酸化処理する二次触媒が設けられて
いる。このように、系外に排出する排ガスを二次
触媒で再度酸化処理することにより、回転再生式
熱交換器におけるリークなどにより残存した可燃
性成分をさらに完全に除去することができる。こ
の場合、第３の流路に流れる排ガスは、塗装乾燥
炉に返送される排ガスの残部であるからその流量
は少なく、このため、必要とされる触媒体積も少
なくてすむ。

本発明のさらに好ましい態様によれば、前記第
１の流路または前記回転再生式熱交換器内部に燃
料ガスまたは高温ガスを導入する昇温補助装置が
設けられている。これによれば、操業の開始時な
どにおいて、回転再生式熱交換器の伝熱エレメン
トがまだ低温で、排ガスの温度を触媒活性温度ま
で高めることができないとき、燃料ガスあるいは
高温ガスによつて排ガスの温度を高め、触媒を活
性化することができる。

「発明の実施例」 第１図には、本発明による塗装乾燥炉の排ガス
処理装置の一実施例が示されている。

この塗装乾燥炉の排ガス処理装置は、塗装乾燥
炉３１からダンパ３２により流量を調整しつつフ
アン３３により吸引して排ガスを取出す第１の流
路３０を有し、第１の流路３０は除塵フイルター
２９を経て回転再生式熱交換器１５に接続されて
いる。

除塵フイルター２９としては、多孔質のセラミ
ツクスフイルターやバグフイルターなど各種のも
のが使用できる。この場合、除塵フイルター２９
には、逆洗機構を取付け、一定時間ごとに逆洗を
行つて圧力損失の増加を抑えることが好ましい。

回転再生式熱交換器１５は、伝熱エレメント１
６、および同様な伝熱エレメントに触媒成分が担
持されてなる一次触媒１７とを有する。これら両
者は、第１の流路３０側に伝熱エレメント１６が
位置するように同軸に接続され、かつ、モータ１
８によつて一体に回転する。そして、伝熱エレメ
ント１６および一次触媒１７の回転経路におい
て、半分は被加熱ガスの流路Ａとされ、他の半分
は加熱ガスの流路Ｂとされている。したがつて、
第１の流路３０から導入された排ガスは、流路Ａ
を通つて伝熱エレメント１６により昇温され、さ
らに一次触媒１７により可燃性成分を酸化処理さ
れて高温となる。そして、排ガスは反転して流路
Ｂを通り、再び一次触媒１７、ついで伝熱エレメ
ント１６に接触し降温されて流出する。

なお、回転再生式熱交換器１５は、伝熱エレメ
ント１６および一次触媒１７が固定とされ、それ
に対して流路Ａ，Ｂが相対的に回転するように構
成されていてもよい。

第１の流路３０には、操業開始時などにおいて
排ガスの温度を触媒活性温度まで高めるため、燃
料ガスや高温ガスを導入する昇温補助装置１９が
設けられている。この昇温補助装置１９は、第１
の流路３０に接続するのに代えて、あるいはこれ
に加えて図中二点鎖線で示す如く回転再生式熱交
換器１５の反転流路内に燃料ガスや高温ガスを導
入するようになつていてもよい。

回転再生式熱交換器１５の流出側には第２の流
路２０が接続されており、この流路２０を通つて
排ガスの大部分が塗装乾燥炉３１に返送されるよ
うになつている。また、第２の流路２０から分岐
して第３の流路２１が設けられており、排ガスの
残部がこの第３の流路２１を通つて系外に排出さ
れるようになつている。塗装乾燥炉３１に返送さ
れる排ガス量および系外に排出される排ガス量
は、ダンパ２２，２３によつて調整される。第３
の流路２１の途中には二次触媒２４が設けられて
おり、系外に排出される排ガス中の可燃性成分を
さらに完全に酸化処理するようになつている。

こうして可燃性成分（悪臭成分）を除去された
排ガスは、熱交換器２５によりバーナ予熱空気と
熱交換した後、外気に放出されるようになつてい
る。また、バーナ予熱空気は、流路２６を通つて
バーナ２７に予熱空気として導かれる。そして、
塗装乾燥炉３１内のガスは、フアン２８によつて
循環され、その際、バーナ２７によつて加熱され
るようになつている。

一次触媒１７および二次触媒２４としては、例
えばセラミツクスハニカム体に、白金、パラジウ
ムあるいは両者の混合物などを担持させたものが
使用される。

次に、この塗装乾燥炉の排ガス処理装置の作動
について説明する。塗装乾燥炉３１内には、例え
ば二酸化炭素4.2％、水11.0％、窒素74.0％、酸素
10.4％、SOx300ppm、エチルセロソルブ
2517ppm、ダスト濃度0.1mg／Ｎm³、タール濃度
2.5mg／Ｎm³、温度230℃の排ガスが含まれてお
り、この排ガスを流量20000Nm³／ｈで第１の流
路３０から取出すことにする。

排ガスは、第１の流路３０に設けられた除塵フ
イルター２９によりダストを除去される。このた
め、回転再生式熱交換器１５の伝熱エレメント１
６や一次触媒１７にダストが付着することを防止
できる。そして、排ガスは、回転再生式熱交換器
１５の流路Ａに流入し、伝熱エレメント１６によ
つて触媒が所要の活性を有する300℃まで昇温さ
れ、ついで一次触媒１７を通過して可燃性成分
（エチルセロソルブ）が酸化処理される。一次触
媒１７の触媒体積は、浄化効率が90％以上となる
ようにされている。一次触媒１７を通過した排ガ
スは、酸化熱により443℃まで昇温される。そし
て、回転再生式熱交換器１５の上部空間でその流
れを反転されて流路Ｂに入り、一次触媒１７を再
び通過した後、可燃性成分がさらに酸化され、
488℃まで昇温される。このとき、有臭可燃性成
分であるエチルセロソルブ濃度は252ppmとなる。
この高温排ガスは、伝熱エレメント１６に接触し
て降温され418℃となる。これにより、伝熱エレ
メント１６は高温となり、流路Ａにおいて導入さ
れた排ガスを昇温させる熱を得る。

ところで、流路Ａにおいて一次触媒１７に接触
する排ガスの温度は300℃であるため一次触媒１
７はSOxによる一時的な被毒を受けるが、モータ
１８により回転して流路Ｂ側に移動することによ
り418℃の高温の排ガスと接触するので自己再生
し浄化性能を回復する。また、低温の流路Ａにお
いて伝熱エレメント１６や一次触媒１７に付着し
たタールミストなども、回転して流路Ｂとなると
きに高温の排ガスと接触するので気化される。

回転再生式熱交換器１５の出口部では、シール
部からのリークも加わつて排ガス中のエチルセロ
ソルブ濃度が365ppmとなつているが、この排ガ
スは、第２の流路２０を通つて流出し、ダンパ２
２，２３により流量調整され、その内の17000N
m³／ｈを塗装乾燥炉３１に返送される。また、排
ガスの残部、すなわち3000Nm³／ｈは、第２の流
路２０から分岐した第３の流路２１を通り、二次
触媒２４でさらに酸化処理された後、熱交換器２
５を経て外気に放出される。二次触媒２４は、浄
化効率が99％以上となるような触媒体積とされて
おり、処理前の排ガス中に365ppm含まれていた
エチルセロソルブは4ppmまで減少する。

したがつて、一次触媒１７および二次触媒２４
と合せて、合計99.8％以上のエチルセロソルブが
浄化される。この場合、二次触媒２４を通過する
排ガス量は3000Nm³／ｈであるため、99％以上の
浄化効率を得るための触媒体積は比較的少なくて
すみ、総じて少ない触媒体積で可燃性成分を効果
的に除去することができる。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、塗装乾
燥炉から取出した排ガスを除塵フイルターに通し
た後、回転再生式熱交換器に導入して酸化処理す
るようにしたので、伝熱エレメントや触媒にダス
トが付着することを防止できる。また、触媒が担
持された伝熱エレメントを有する回転再生式熱交
換器を使用することにより、この触媒が例えば
SOxなどにより被毒を受けても高温の排ガスに接
触して自己再生することができ、タールミストな
どが伝熱エレメントや触媒に付着しても高温の排
ガスにより揮発させることができる。したがつ
て、触媒の活性を長期間安定に保ち、ガスの圧力
損失などをできるだけ抑え、伝熱性能を良好に維
持して、長期間安定して排ガスの浄化を行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による塗装乾燥炉の排ガス処理
装置の一実施例を示す概略説明図、第２図は従来
の塗装乾燥炉の排ガス処理装置の一例を示す概略
説明図である。 図中、１５は回転再生式熱交換器、１６は伝熱
エレメント、１７は一次触媒、１９は昇温補助装
置、２０は第２の流路、２１は第３の流路、２４
は二次触媒、２９は除塵フイルター、３０は第１
の流路、３１は塗装乾燥炉である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 塗装乾燥炉の排ガスを所定量ずつ取出す第１
   の流路と、この第１の流路に設けられた除塵フイ
   ルターと、触媒が担持された伝熱エレメントによ
   つて前記第１の流路から導入された排ガスを昇温
   して可燃性成分を酸化処理する回転再生式熱交換
   器と、前記触媒によつて酸化処理された排ガスの
   一部を前記塗装乾燥炉に戻す第２の流路と、この
   第２の流路から分岐して前記排ガスの残部を系外
   に排出する第３の流路とを備えていることを特徴
   とする塗装乾燥炉の排ガス処理装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記第３の
   流路の途中において前記排ガスの残部に含まれる
   可燃性成分をさらに酸化処理する二次触媒が設け
   られている塗装乾燥炉の排ガス処理装置。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項におい
   て、前記第１の流路または前記回転再生式熱交換
   器内部に燃料ガスまたは高温ガスを導入する昇温
   補助装置が設けられている塗装乾燥炉の排ガス処
   理装置。