排出される汚染物質は主に、スプレー塗装によって発生する塗料ミストと有機溶剤、および乾燥時の揮発によって発生する有機溶剤です。塗料ミストは主にエアスプレーにおける溶剤系塗料から発生し、その組成は使用する塗料と一致します。有機溶剤は主に塗料の使用工程における溶剤や希釈剤から発生し、そのほとんどは揮発性排出物であり、主な汚染物質はキシレン、ベンゼン、トルエンなどです。したがって、塗装工程で排出される有害排ガスの主な発生源は、スプレー塗装室、乾燥室、および乾燥室です。
1. 自動車生産ラインの排ガス処理方法
1.1 乾燥工程における有機廃ガスの処理方法
電気泳動、中間コーティング、表面コーティングの乾燥室から排出されるガスは、高温高濃度の排ガスであり、焼却処理に適しています。現在、乾燥工程で一般的に用いられている排ガス処理方法としては、再生式熱酸化技術（RTO）、再生式触媒燃焼技術（RCO）、およびTNV回収熱焼却システムなどがあります。
1.1.1 蓄熱式熱酸化技術（RTO）
熱酸化装置（再生式熱酸化装置、RTO）は、中低濃度の揮発性有機廃ガスを処理するための省エネルギー環境保護装置です。大量かつ低濃度に適しており、有機廃ガス濃度が100 PPM～20000 PPMの範囲に適しています。運転コストが低く、有機廃ガス濃度が450 PPMを超えると、RTO装置は補助燃料を追加する必要はありません。浄化率が高く、2床式RTOの浄化率は98%以上、3床式RTOの浄化率は99%以上に達し、NOxなどの二次汚染はありません。自動制御で操作が簡単で、安全性が高いです。
再生式熱酸化装置は、中低濃度の有機廃ガスを処理するために熱酸化法を採用し、セラミック蓄熱床熱交換器を使用して熱を回収します。セラミック蓄熱床、自動制御弁、燃焼室、および制御システムで構成されています。主な特徴は次のとおりです。蓄熱床底部の自動制御弁は、それぞれ吸気主管と排気主管に接続されています。蓄熱床は、セラミック蓄熱材で蓄熱床に入ってくる有機廃ガスを予熱して熱を吸収・放出することで蓄熱します。一定温度（760℃）まで予熱された有機廃ガスは、燃焼室で酸化されて二酸化炭素と水が生成され、浄化されます。典型的な2床式RTOの主要構造は、1つの燃焼室、2つのセラミック充填床、および4つの切替弁で構成されています。この装置の再生式セラミック充填床熱交換器は、95%以上の熱回収率を最大化できます。有機廃ガスの処理には、燃料がほとんど、または全く必要ありません。
利点：流量が多く濃度が低い有機性廃ガスを処理する場合、運転コストが非常に低くなります。
デメリット：初期投資額が高い、燃焼温度が高い、高濃度の有機廃ガスの処理には適さない、可動部品が多く、メンテナンス作業が多く必要。
1.1.2 熱触媒燃焼技術（RCO）
再生触媒燃焼装置（再生触媒酸化装置RCO）は、中～高濃度（1000 mg/m3～10000 mg/m3）の有機廃ガス浄化に直接適用されます。RCO処理技術は、特に高い熱回収率を求める場合に適していますが、同じ生産ラインでも、製品の違いにより廃ガスの組成が変化したり、濃度が大きく変動したりする場合にも適しています。特に、企業の熱エネルギー回収ニーズや乾燥幹線廃ガス処理に適しており、回収したエネルギーを乾燥幹線に利用することで、省エネルギー効果を実現できます。
再生触媒燃焼処理技術は、典型的な気固相反応であり、実際には活性酸素種の深部酸化です。触媒酸化の過程では、触媒表面への吸着により反応物分子が触媒表面に濃縮されます。触媒は活性化エネルギーを低下させる効果があり、酸化反応を加速し、酸化反応速度を向上させます。特定の触媒の作用により、有機物は低温（250～300℃）で無酸素酸化燃焼を起こし、二酸化炭素と水に分解され、大量の熱エネルギーを放出します。
RCO装置は、主に炉本体、触媒蓄熱体、燃焼システム、自動制御システム、自動弁、およびその他のいくつかのシステムで構成されています。工業生産プロセスでは、排出された有機排ガスは誘引送風機を通して装置の回転弁に入り、回転弁によって入口ガスと出口ガスが完全に分離されます。ガスの蓄熱と熱交換により、触媒層の触媒酸化によって設定温度にほぼ達します。排ガスは加熱領域（電気加熱または天然ガス加熱）で加熱され続け、設定温度を維持します。その後、触媒層に入り、触媒酸化反応を完了します。すなわち、この反応により二酸化炭素と水が生成され、大量の熱エネルギーが放出されて所望の処理効果が得られます。酸化によって触媒されたガスはセラミック材料層2に入り、回転弁を通して熱エネルギーが大気中に放出されます。浄化後、浄化後の排ガス温度は、排ガス処理前の温度よりわずかに高いだけです。システムは連続運転され、自動的に切り替わります。回転弁の作動により、すべてのセラミック充填層が加熱、冷却、浄化のサイクルを完了し、熱エネルギーを回収することができる。
利点: シンプルなプロセスフロー、コンパクトな装置、信頼性の高い動作。高い精製効率、一般的に98%以上。低い燃焼温度。低い初期投資、低い運転コスト、熱回収効率は一般的に85%以上。全プロセスで廃水が発生しず、精製プロセスでNOx二次汚染が発生しない。RCO精製装置は乾燥室と併用でき、精製されたガスを乾燥室で直接再利用できるため、省エネルギーと排出削減の目的を達成できます。
欠点：触媒燃焼装置は、沸点の低い有機成分と低い灰分含有量を持つ有機廃ガスの処理にのみ適しており、油煙などの粘着性物質を含む廃ガスの処理には適しておらず、触媒を汚染する必要がある。有機廃ガスの濃度は20％以下である。
1.1.3TNV リサイクル型熱焼却システム
リサイクル型熱焼却システム（ドイツ語：Thermische Nachverbrennung TNV）は、ガスまたは燃料を直接燃焼させて有機溶剤を含む廃ガスを加熱し、高温の作用下で有機溶剤分子を酸化分解して二酸化炭素と水にするシステムです。高温の排ガスは、付属の多段式熱伝達装置を通して、製造工程に必要な空気または温水を加熱し、有機廃ガスの熱エネルギーを酸化分解によって完全にリサイクルすることで、システム全体のエネルギー消費量を削減します。したがって、TNVシステムは、製造工程で大量の熱エネルギーが必要な場合に、有機溶剤を含む廃ガスを処理するための効率的かつ理想的な方法です。新しい電気泳動塗装製造ラインでは、一般的にTNV回収型熱焼却システムが採用されています。
TNVシステムは、排ガス予熱焼却システム、循環空気加熱システム、および新鮮空気熱交換システムの3つの部分から構成されています。システムの中核となるのは、炉本体、燃焼室、熱交換器、バーナー、および主煙道調整弁からなる排ガス焼却中央加熱装置です。その動作プロセスは次のとおりです。高圧ヘッドファンによって乾燥室から有機排ガスが送られ、排ガス焼却中央加熱装置内蔵の熱交換器で予熱された後、燃焼室に送られます。その後、バーナーで加熱され、高温（約750℃）で有機排ガスが酸化分解され、二酸化炭素と水に分解されます。発生した高温の排ガスは、炉内の熱交換器と主煙道管を通って排出されます。排出された排ガスは、乾燥室内の循環空気を加熱し、乾燥室に必要な熱エネルギーを供給します。システムの最終回収のため、システムの末端に外気熱交換装置が設置されています。乾燥室から供給される外気は排ガスで加熱され、乾燥室に送られます。また、主排ガス配管には電動調整弁が設置されており、装置出口の排ガス温度を調整することで、最終的な排ガス温度を約160℃に制御できます。
廃ガス焼却中央加熱装置の特徴としては、燃焼室内の有機廃ガスの滞留時間が1～2秒であること、有機廃ガスの分解率が99%以上であること、熱回収率が76%に達すること、バーナー出力の調整比が26：1から最大40：1に達することなどが挙げられる。
デメリット：低濃度の有機廃ガスを処理する場合、運転コストが高くなる。管状熱交換器は連続運転のみで、寿命が長い。
1.2 塗装室および乾燥室における有機廃ガスの処理方法
塗装室や乾燥室から排出されるガスは、低濃度、大流量、室温の排ガスであり、主な汚染物質は芳香族炭化水素、アルコールエーテル、エステル系有機溶剤である。現在、海外でより成熟した方法は、まず有機排ガスを濃縮して有機排ガスの総量を減らし、次に低濃度の室温塗装排ガスを吸着する第一吸着法（活性炭またはゼオライトを吸着剤として使用）を行い、その後高温ガスストリッピングを行い、濃縮排ガスを触媒燃焼または再生熱燃焼法で処理する、というものである。
1.2.1 活性炭吸着・脱着・精製装置
ハニカム活性炭を吸着剤として使用し、吸着浄化、脱着再生、VOC濃縮、触媒燃焼の原理を組み合わせることで、ハニカム活性炭吸着により大風量、低濃度の有機廃ガスを空気浄化し、活性炭が飽和したら熱風を使用して活性炭を再生し、脱着濃縮された有機物を触媒燃焼床に送って触媒燃焼させ、有機物を無害な二酸化炭素と水に酸化し、燃焼後の高温排ガスを熱交換器で冷気を加熱し、熱交換後の冷却ガスの一部を排出し、残りをハニカム活性炭の脱着再生に使用して、廃熱利用と省エネルギーを実現します。装置全体は、プレフィルター、吸着床、触媒燃焼床、難燃装置、関連ファン、バルブなどで構成されています。
活性炭吸着脱着浄化装置は、吸着と触媒燃焼の2つの基本原理に基づいて設計されており、二重ガス経路連続運転、触媒燃焼室、2つの吸着床を交互に使用します。まず、有機廃ガスを活性炭に吸着し、飽和が速くなったら吸着を停止し、次に熱風流を使用して活性炭から有機物を除去し、活性炭を再生します。有機物は濃縮され（元の濃度の数十倍）、触媒燃焼室に送られ、触媒燃焼によって二酸化炭素と水蒸気として排出されます。有機廃ガスの濃度が2000 ppmを超えると、有機廃ガスは外部加熱なしで触媒床内で自然燃焼を維持できます。燃焼排ガスの一部は大気中に排出され、大部分は活性炭の再生のために吸着床に送られます。これにより、燃焼と吸着に必要な熱エネルギーを満たすことができ、省エネルギーの目的を達成できます。再生されたガスは次の吸着工程に進むことができます。脱着工程では、別の吸着床を用いて精製操作を行うことができ、連続運転と間欠運転の両方に適している。
技術的性能と特徴：安定した性能、シンプルな構造、安全で信頼性が高く、省エネで省力化され、二次汚染がない。装置は設置面積が小さく軽量である。大量使用に非常に適している。有機廃ガスを吸着する活性炭床は、触媒燃焼後の廃ガスをストリッピング再生に使用し、ストリッピングガスは触媒燃焼室に送られて浄化される。外部エネルギーは不要で、エネルギー節約効果は顕著である。欠点は、活性炭が不足しており、運転コストが高いことである。
1.2.2 ゼオライト移送ホイール吸着脱着精製装置
ゼオライトの主な構成要素は、吸着能力を持つケイ素とアルミニウムであり、吸着剤として使用できます。ゼオライトランナーは、有機汚染物質に対する吸着・脱着能力を持つゼオライトの特異な細孔特性を利用して、低濃度および高濃度のVOC排ガスを処理し、後処理設備の運転コストを削減します。その装置特性は、流量が多く、濃度が低く、様々な有機成分を含む処理に適しています。欠点は、初期投資が高いことです。
ゼオライトランナー吸着精製装置は、吸着と脱着操作を連続的に実行できるガス精製装置です。ゼオライトホイールの両側は、特殊なシール装置によって吸着領域、脱着（再生）領域、冷却領域の3つの領域に分割されています。システムの動作プロセスは次のとおりです。ゼオライト回転ホイールが低速で連続的に回転し、吸着領域、脱着（再生）領域、冷却領域を循環します。低濃度かつ微量の排ガスがランナーの吸着領域を連続的に通過すると、排ガス中のVOCが回転ホイールのゼオライトに吸着され、吸着および精製後、直接排出されます。ホイールに吸着された有機溶媒は、ホイールの回転とともに脱着（再生）領域に送られ、その後、少量の空気とともに加熱された空気が脱着領域を連続的に通過し、ホイールに吸着されたVOCが脱着領域で再生され、VOC排ガスは熱風とともに排出されます。冷却エリアへのホイールは再吸着が可能であり、回転ホイールの一定の回転により、吸着、脱着、冷却のサイクルが実行され、排ガス処理の連続的かつ安定した運転が保証されます。
ゼオライトランナー装置は基本的に濃縮器であり、有機溶剤を含む排ガスは、直接排出可能な清浄空気と、高濃度の有機溶剤を含む再生空気の2つに分けられます。直接排出可能な清浄空気は、塗装空調換気システムで再生できます。高濃度のVOCガスは、システムに入る前のVOC濃度の約10倍です。濃縮されたガスは、TNV回収熱焼却システム（またはその他の装置）による高温焼却処理を受けます。焼却によって発生する熱は、それぞれ乾燥室の加熱とゼオライト剥離加熱に利用され、熱エネルギーが最大限に活用されて省エネルギーと排出削減効果が得られます。
技術的性能と特徴: シンプルな構造、容易なメンテナンス、長い耐用年数。高い吸着および剥離効率により、元の高風量・低濃度のVOC廃ガスを低風量・高濃度の廃ガスに変換し、後段の最終処理装置のコストを削減します。極めて低い圧力損失により、電力エネルギー消費を大幅に削減できます。システム全体の準備とモジュール設計により、最小限のスペース要件で、連続無人制御モードを提供します。国家排出基準を満たすことができます。吸着剤には不燃性ゼオライトを使用しているため、より安全に使用できます。欠点は、初期投資コストが高いことです。
投稿日時：2023年1月3日
