JPS6312325A - 塗装乾燥炉の排ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
装されたストリップなどは、焼付ゆ乾燥工程を経ること
で、塗料中の溶剤を揮発古せ、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ったりするので、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、塗装乾燥炉より湿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′、ｉ４度を減少させ、クリーンな状態（こして
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
ることによって、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ｌ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
とされでいる。

そして、塗装乾燥炉１中の上記排ガスを２アシ２で吸引
し、第１の流路３に取出す、このとき、ダンパ４により
排ガスの取出し量が調整される。

第１の流路３に取出した排ガスは、直交流型の熱交換器
５に導かれ、そこで昇温される。また、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の燃料
を投入しで燃焼させ、排ガス温度を３５０℃程度の触媒
活性温度まで上昇させる。この状態で排ガスを触媒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によって酸化燃
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浚、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。符号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゛ｉ酸成分燃焼により昇温し、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４１５の流量）が第２の流路９を通
って塗装乾燥炉１へ返送されると共に、残部（例えば１
１５の流量）が第２の流路から分岐した第３０流路１０
ヲ通って系外に排出される。

第２の流路９を通って返送された排ガスは、リサイクル
ファン１１によって塗装乾燥炉１へ導かれる。また、リ
サイクルファン１１の隣り（こはバーナ１２が設けられ
ており、炉内循環ガスを昇温している。なお、符号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
成分が含まれでいると、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ったり、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
。

また、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く、触媒を目詰りさせて圧
力損失を増加させ、システムの圧力のマツチングが悪く
なったり、循環ガス量を減らす必要があったり、操業が
不安定となる。

したがって、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、これらの付着によっ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。

したがって、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ってやる必要が生じ、燃料コ
ストが高くなる。

一方、前記の排ガス処理袋Ｈａ用い、排ガス中に例えば
２５００ｐｐｍもの高濃度で存在する可燃′注成分を、
例えばそのＩ／＋００またはそれ以下の濃度になるまで
触媒で酸化して除去しようとするとき、排ガスの全量を
触媒７に通じて処理することとなり、しかも触媒処理に
より可燃性成分濃度を大きく低下せしめられた排ガスの
大部分（例えば４１５）は、再び第２の流路９を通って
可燃性成分発主源である塗装乾燥炉１に返送されること
となる。したがって、高価な触媒７の体積を大きくする
必要があり、しかもそれにより充分に浄化された排ガス
の大部分を再び汚染する無駄がある。

「発明の目的」 本発明の目的は、排ガス中のＳＯｘ　ｔＪどによる触媒
への被毒を防止することにより、触媒の性能を長時間安
定させ、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）を長期間安定的
に除去できるようにした塗装乾燥炉の排ガス処理袋＠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Ｉすつ取出す第１の流路と、この第１
の流路から導入された排ガスを昇温する伝熱エレメント
を有し、この伝熱エレメントの少なくとも一部には排ガ
ス中の可燃性成分を酸化処理する一次触媒が担持され、
かつ排ガス中のダストを除去するフィルタエレメントが
前記第１の流路側に配雷された回転再生式熱交換器と、
前記一次触媒によって酸化処理された排ガスの一部を前
記塗装乾燥炉に循環させる第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、この第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、Ｍｌの流路で取出された排ガ
スを、回転再生式熱交換器に導入し、この交換器中のフ
ィルタエレメントで先ず排ガス中のダストが除去される
。このため、回転再生式熱交換器の一次触媒や伝熱エレ
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、伝熱エレメシト
や一次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ことがで
きる。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ったときに高温の加熱
ガスに接触して気化しあるいは燃焼するため、伝熱エレ
メントにタールなどが堆積しに〈〈なっている、したが
って、一次触媒の活粧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で
、長期間安定した操業を行なうことができる。

また、第３の流路の途中に二次触媒を設けたことにより
、排ガスの残部に低濃度で含まれる可燃性成分をさらに
酸化処理することができる。このように、系外に排出す
る排ガスを二次触媒で再度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有臭可
燃性成分をさらに完全に除去することができる。しかも
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ですむ。

本発明の好ましい態様によれば、前記蔦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、立ち上げ運転時などにおいて、回転再生式熱交換器
の伝熱エレメントなどの藁熱のため、排ガスの温度が低
下するが、燃料ガスあるいは高温ガスによって排ガスの
温度が高められるので、一次触媒の出口温度が高温とな
り、立ち上げ運転時間を短縮することができる。

ま１と、一次触媒の被毒が著しい時、排ガスの温度を上
げることで、被毒した一次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。

塗装乾燥炉２１には排ガスを取出す第１の流路２２が接
続されている。この第１の流路２２は、その流路途中に
、排ガスの流ｔｔ調整するダンパ２３およびこのダンパ
２３の下流に位置して排ガスを吸引すファン２４を有す
る６したがって、塗装乾燥炉２１の排ガスは、ダンパ２
３でその流量を所定量に調整され、ファン２４によつ第
１の流路２２に取出される。

上記第１の流路２２は、回転再生式熱交換器２５に接続
されでいる。この回転再生式熱交換器２５は、中央に伝
熱エレメント２６、この一方側で第１の流路２２側に排
ガス中のダストを除去するフィルタエレメント２７、他
方側に排ガス中の可燃性成分を酸化処理する触媒が伝熱
エレメントに担持されてなる一次触媒２日が同軸に配置
されてなっている。伝熱エレメント２６、フィルタエレ
メント２７および一次触媒２日はいずれも円柱状に形成
され、軸心部が駆動軸２９に固定されてモータ３０によ
って一体回転する。そして、伝熱エレメント２６、フィ
ルタエレメント２７および一次触媒２８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。

したがって、第１の流路２２がら導入された排ガスは、
流路Ａを通ってフィルタエレメント２７で除唇され、伝
熱エレメント２６により昇温され、ざらに一次触媒２８
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、反転流路３１で反転しで流路８を通り、再
び一次触媒２日ヲ通過し、ついで伝熱エレメント２６に
接触し降温され、フィルタエレメント２７を通過して流
出する。

フィルタエレメント２７の濾過体としては、セラミック
ス多孔体、あるいはセラミックス繊維、ガラス繊維など
で構成される布などを使用することが、ＳＯｘによる腐
食防止上好ましい、また、フィルタエレメント２７には
、図示しない連続逆洗製雪が配設されであり、フィルタ
エレメント２７に付着したダストを必要に応じて逆洗し
、除去するようになっている。また、この連続逆洗製雪
にダスト切り出し機構を接続し、逆洗により除去された
ダストを系外に放出させることも可能である。

一次触媒２８としては、セラミックスのハニカム状の担
体に、白金、パラジウムあるいは両者の混合物を担持し
たものか好ましい、この一次触媒２８は低温ガスが流通
して被毒した部分が高温ガスと接触することにより自己
再王可能な性質を有している。

なお、回転再生式熱交換器２５は、伝熱エレメント２６
、フィルタエレメント２７および一次触媒２日が固定と
され、それに対して流路Ａ、８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２２には、昇温補助装置ｔ３２が接続されて
いる。この昇温補助装置３２は、立上げ運転時における
回転再生式熱交換器２５の伝熱エレメント２６などの蓄
熱による温度低下防止や、排ガス温度の触媒活性温度へ
の昇温、あるいは著しく被毒した一次触媒２８の触媒活
性化などに用いられるもので、燃料ガスや高温ガスを第
１の流路２２に送り出すためのファン３３と上記ガスの
導入を制御するバルブ３４を備えている。また、昇温補
助装置３２は、第１の流路２２に接続するのに代えで、
あるいはこれに加えで、図中二点鎖線で示す如く回転再
生式熱交換器２５に接続し、この回転再生式熱交換器２
５の反転流路３１内に燃料ガスや高温ガスを導入するよ
うにしてもよい。

回転再生式熱交換器２５の流出側には第２の流路３５が
接続されている。この第２０流路３５は、酸化脱臭処理
された排ガスの大部分ｌＦ！：塗装乾燥炉２１に循環さ
せるもので、その途中には上記排ガスの流量を調整する
ダンパ３６が設けられている。また、第２の流路３５に
は、第３の流路３７が分岐しで設けられている。この第
３の流路３７は、上記排ガスの残部を系外に排出するも
ので、その途中には排ガスの流量を調整するダンパ３８
が設けられている。

第３の流路３７の途中でダンパ３８の下流には、二次触
媒３９が設けられている。二次触媒３９は、系外に排出
されるべき排ガス中にまだ少量残っている可燃′注成分
を、ざらに完全に酸化処理するためのものである。二次
触媒３９としては、セラミックスのハニカム状の担体に
、白金、パラジウムあるいは両者の混合物を担持したも
のが好ましい。

このような第３の流路３７の下流には、空気予熱器４０
が接続されている。空気予熱器４０は、上記二次触媒３
９によって完全に可燃性成分の除去された排ガスを、バ
ーナ予熱空気と熱交換し、煙突４１を通じて外気に放出
するためのものである。また、空気予熱器４０には流路
４２が接続され、バーナ予熱空気は、この流路４２ヲ通
って各バーナ４３に導かれる。そして、塗装乾燥炉２１
内のガスは、ファン４４によって循環され、その際、バ
ーナ４３によって加熱されるようになっている。

次に、本発明による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２１内からは、例えば二酸化炭素４．２％、
本１１．０％、富素７４．０％、酸素１０．４％、エチ
ルセロツル７２５００ｐｐｍ　、　ＳＯＸ　３００ｐｐ
ｍ、ダスト濃度０゜Ｉ　ｍｇ／Ｎｒｒｒ、タール濃ｆｆ
２．５　ｍ９／Ｎｍ、温度２３０℃の排ガスが流１２０
００ＯＮｒｒｒ／ｈで舅１の流路２２に取出されること
にする。

排ガスは、ダンパ２３により流量を調整されながらファ
ン２４によりＭｌの流路２２に流され、回転再生式熱交
換器２５に導入される０回転再生式熱交換６２５では、
伝熱エレメント２６、フィルタエレメント２７および一
次触媒２８がモータ３０によつ一体に回転しでいる。排
ガスは先ず、回転再生式熱交換器２５の流路＾に流入し
、フィルタエレメント２７ヲ通過する際にダスト成分が
除去された後、伝熱エレメント２６によって触媒が所要
の活性を有する３００℃まで昇温される。ついで一次触
媒２８ヲ通過してエチルセロソルブが酸化処理される。

ここでの一次触媒２８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２日を通過した
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２５の反転流路３１でその
流れを反転されて流路８に入り、一次触媒２日を再び通
過した後、排ガス中の残りのエチルセロソルブがざらに
酸化除去され、４８８°Ｃ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２５０ｐ
ｐｍとなる。この高温排ガスは伝熱エレメント２６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２６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。このように降温された排
ガスは、ついでフィルタエレメント２７を通過したのち
回転再生式熱交換器２５から流出する。

ところで、流路Ａにおいては、一次触媒２８に接触する
排ガスの温度は３００℃といった低温であるため、一次
触媒２８はＳＯｘによる一時的な被毒を受けるが、この
被毒を受けた部分は、モータ３０による回転で流路Ｂ側
に移動し、４１８℃の高温の排ガスと接触するので自己
再生し、その浄化性能を回復する。また、低温の流路Ａ
　（Ｌｌ：おいて、伝熱エレメント２６や一次触媒２８
に付着したタールミストなども、回転して流路８となる
ときに高温の排ガスと接触して気化あるいは燃焼しで除
去される。

立ち上げ運転時には、回転再生式熱交換器２５などの蓄
熱のために、排ガス温度が低下するが、この場合には、
昇温補助袋Ｍ３２を作動させ、燃料ガスや高温ガスを回
転再生式熱交換器２５内に導入する。高温ガスの導入に
よっては直接に一次触媒２８の温度が高められ、また燃
料ガスの導入によっては排ガス中の可燃性成分濃度が高
められ、したがっで一次触媒２日での酸化熱が大きくな
って結果的には一次触媒２８の温度が高められ、立ち上
げ運転時間の短縮が図れる。また、一次触媒２８の被毒
が著しく、自己再生に支障をきたす場合にも、昇温補助
装置３２を作動させ、燃料ガスや高温ガスを導入すれば
、被毒した一次触媒２８１Ｆｒ活性化することができる
。

回転再生式熱交換器２５の出口部では、シール部からの
リークも加わって排ガス中のエチルセロソルブ濃度が３
６５ｐｐｍとなっているが、この排ガスは、第２の流路
３５ヲ通つて流出し、ダンパ３６により流量調！！され
、その内の１７００ＯＮｒ−ｒ／ｈが塗装乾燥　　　゛
炉２１に循環される。また、排ガスの残部、すｌわぢ３
０００　Ｎｍ’／ｈは、第２の流路３５がら分岐した第
３の流路３７を通り、ダンパ３８で流量調整されて二次
触媒３９でざらに酸化処理される。二次触媒３９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３６５１）Ｉ）ｍ含まれていたエ
チルセロソルブは４ｐｐｍまで減少する。

したがって、一次触媒２８および二次触媒３９と合ぜて
、合計９９．８％以上のエチルセロンルブが浄化される
。この場合、二次触媒３９ヲ通過する排ガス量は３００
０　Ｎｍ’／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ですみ、総じて少ない
触媒体積で有臭可燃性成分を効果的に除去することがで
きる。

このように浄化された排ガスは、空気予熱器４０を通っ
て室温のバーナ予熱突気と熱交換されたの５、煙突４１
を通って大気へ放出される。昇温されたバーナ予熱空気
は流路４２を通ってバーナ４３に導かれ、塗装乾燥炉２
１に再び導入される。

「発明の幼果」 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、回転再生式熱交換器に導入し、この
熱交換器中のフィルタエレメントで先ず排ガス中のダス
トを除去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、上記熱交換
器中の触媒が、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でも高温
の排ガスにより揮発あるいは燃焼される。

したがって、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かできる
。また、第３の流路に二次触媒を設けたことにより、一
次触媒での可燃性成分の除去が充分でなくても、あるい
は回転再生式熱交換器にリークが生じても、この二次触
媒により目的とする１まで可燃性成分を除去しで、系外
に排出することができる。

【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、篤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、２１は塗装乾燥炉、２２は第１の流路、２５は回
転再生式熱交換器、２６は伝熱エレメント、２７はフィ
ルタエレメント、２８は一次触媒、３２は昇温補助装置
、３５は第２の流路、３７は第３０流路、３９は二次触
媒、４０は空気予熱器である。 特許出願人　　　　旭硝子株式会社 同　　　　　　住友金届工業株式会社 代理人　　　　　弁理士　松井　茂 同　　　　　　弁理士　三浦邦夫 同　　　　　　弁理士　笹山善美 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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の流路から導入された排ガスを昇温する
   伝熱エレメントを有し、この伝熱エレメントの少なくと
   も一部には排ガス中の可燃性成分を酸化処理する一次触
   媒が担持され、かつ排ガス中のダストを除去するフィル
   タエレメントが前記第１の流路側に配置された回転再生
   式熱交換器と、前記一次触媒によって酸化処理された排
   ガスの一部を前記塗装乾燥炉に循環させる第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、この第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. （２）特許請求の範囲第１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。