排出される汚染物質は主に、スプレー塗装時に発生する塗料ミストと有機溶剤、そして乾燥時の揮発時に発生する有機溶剤です。塗料ミストは主に溶剤塗装時にエアスプレー塗装時に発生する部分から発生し、その組成は使用する塗料の種類によって異なります。有機溶剤は主に塗料の使用過程における溶剤や希釈剤に由来し、その多くは揮発性ガスであり、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廃ガスの主な発生源は、スプレー塗装室、乾燥室、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計画
電気泳動、中塗り、表面塗装乾燥室から排出されるガスは高温高濃度の廃ガスであり、焼却処理に適しています。現在、乾燥工程で一般的に使用されている廃ガス処理方法としては、再生熱酸化技術（RTO）、再生触媒燃焼技術（RCO）、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省エネ型環境保護装置です。大容量、低濃度に対応し、100PPM～20000PPMの有機廃ガス濃度に適しています。運転コストが低く、有機廃ガス濃度が450PPM以上の場合、RTO装置は補助燃料を追加する必要がありません。浄化率は高く、2層式RTOの浄化率は98%以上、3層式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、簡単な操作、高い安全性を備えています。
再生式熱酸化装置は、熱酸化法を用いて中低濃度有機性廃ガスを処理し、セラミック蓄熱層熱交換器を用いて熱を回収します。本装置は、セラミック蓄熱層、自動制御弁、燃焼室、制御システムで構成されています。主な特徴は、蓄熱層底部の自動制御弁がそれぞれ吸気主管と排気主管に接続され、蓄熱層に流入する有機性廃ガスをセラミック蓄熱材で予熱することで吸放熱し、蓄熱層に蓄熱します。一定温度（760℃）に予熱された有機性廃ガスは、燃焼室での燃焼により酸化され、二酸化炭素と水が生成され、浄化されます。典型的な2層式RTOの主要構造は、1つの燃焼室、2つのセラミック充填層、4つの切替弁で構成されています。本装置に搭載されている再生式セラミック充填層熱交換器は、95%以上の熱回収率を実現し、有機性廃ガス処理時に燃料を全く使用しないか、少量しか使用しません。
利点: 流量が高く濃度が低い有機廃ガスを処理する場合、運用コストが非常に低くなります。
デメリット：一度の投資額が高い、燃焼温度が高い、高濃度の有機廃ガスの処理には適していない、可動部品が多い、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）の有機性廃ガス処理に直接適用されます。RCO処理技術は、特に熱回収率の高い要求に適していますが、同じ生産ラインであっても、製品の種類によって廃ガスの組成が頻繁に変化したり、廃ガス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、省エネを実現できます。
再生触媒燃焼処理技術は、典型的な気相-固相反応であり、活性酸素種の深部酸化反応です。触媒酸化の過程では、触媒表面への吸着により、反応分子が触媒表面に濃縮されます。触媒の活性化エネルギー低減効果により、酸化反応が促進され、酸化反応速度が向上します。特定の触媒作用により、低い開始温度（250～300℃）で有機物が無駄な酸化燃焼をすることなく生成し、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、主に炉体、触媒蓄熱体、燃焼システム、自動制御システム、自動バルブ、およびその他の複数のシステムで構成されています。工業生産プロセスにおいて、排出された有機排ガスは誘引通風機を介して装置の回転バルブに入り、回転バルブを介し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は、触媒層の触媒酸化によって設定された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）を通過して加熱され続け、設定温度を維持します。そして、触媒層に入り、触媒酸化反応を完了します。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。酸化触媒されたガスはセラミック材料層2に入り、熱エネルギーは回転バルブを介して大気中に放出されます。浄化後の排気温度は、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し、自動的に切り替わります。回転バルブの働きにより、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できます。
利点：プロセスフローが簡単で、設備がコンパクトで、操作が信頼できます。浄化効率は一般に 98% 以上です。燃焼温度が低く、使い捨て投資が少なく、運用コストが低く、熱回収効率は一般に 85% 以上に達します。プロセス全体で廃水が生成されず、浄化プロセスで NOX 二次汚染が発生しません。RCO 浄化装置は乾燥室と併用でき、浄化されたガスは乾燥室で直接再利用できるため、省エネと排出削減の目的を達成できます。
デメリット：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の廃ガス処理には適しておらず、触媒を被毒させる必要があります。有機廃ガスの濃度は20％未満です。
1.1.3TNVリサイクル型焼却炉システム
リサイクル型焼却システム（ドイツ語：Thermische Nachverbrennung TNV）は、ガスまたは燃料を用いて有機溶剤を含む廃ガスを直接燃焼加熱するシステムです。高温の作用により、有機溶剤分子は二酸化炭素と水に酸化分解されます。高温の排ガスは、多段熱交換器を介して生産工程に必要な空気または温水に加熱され、有機廃ガスの熱エネルギーを完全にリサイクルして酸化分解し、システム全体のエネルギー消費を削減します。したがって、TNVシステムは、生産工程で大量の熱エネルギーが必要な場合、有機溶剤を含む廃ガスを処理するための効率的で理想的な方法です。新しい電気泳動塗料生産ラインでは、TNV回収焼却システムが一般的に採用されています。
TNVシステムは、廃ガス予熱・焼却システム、循環空気加熱システム、外気熱交換システムの3つの部分で構成されています。 システム内の廃ガス焼却セントラルヒーティング装置はTNVの中核部分であり、炉体、燃焼室、熱交換器、バーナー、主煙道調整弁で構成されています。 その動作プロセスは次のとおりです。 高圧ヘッドファンで乾燥室からの有機性廃ガスを、廃ガス焼却セントラルヒーティング装置に内蔵された熱交換器で予熱した後、燃焼室に送り、バーナー加熱を経て、高温（約750℃）で有機性廃ガスを酸化分解し、有機性廃ガスを二酸化炭素と水に分解します。 発生した高温の排気ガスは、熱交換器と炉内の主排気管を通って排出されます。 排出された排気ガスは乾燥室の循環空気を加熱し、乾燥室に必要な熱エネルギーを提供します。システムの末端には、システムの廃熱を回収するための外気熱交換装置が設置されています。乾燥室から補給された外気は、排ガスで加熱され、乾燥室に送り込まれます。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。
廃ガス焼却セントラルヒーティング装置の特徴は、燃焼室内の有機廃ガスの滞在時間が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、最大40：1に達することです。
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ります。管状熱交換器は連続運転のみで、寿命が長いです。
1.2 スプレー塗装室および乾燥室における有機廃ガスの処理計画
塗装室及び乾燥室から排出される排ガスは、低濃度、大流量、常温の排ガスであり、汚染物質の主な構成は芳香族炭化水素、アルコールエーテル、エステル系有機溶剤です。現在、海外でより成熟した方法は、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）により低濃度の常温スプレー塗料の排ガスを吸着し、高温ガス剥離、触媒燃焼法または再生熱燃焼法を用いて排ガスを濃縮することで、第一吸着法による有機排ガス総量を削減することです。
1.2.1 活性炭吸着脱着浄化装置
ハニカム活性炭を吸着剤として使用し、VOCの吸着精製、脱着再生、濃縮と触媒燃焼の原理を組み合わせ、ハニカム活性炭吸着により高風量、低濃度の有機廃ガスで空気浄化の目的を達成します。活性炭が飽和状態になると、熱風を使用して活性炭を再生します。脱着された濃縮有機物は触媒燃焼床に送られ、触媒燃焼されます。有機物は無害な二酸化炭素と水に酸化されます。燃焼した高温の排気ガスは熱交換器を通して冷気を加熱します。熱交換後に冷却ガスの一部が排出され、ハニカム活性炭の脱着再生に使用され、廃熱利用と省エネの目的を達成します。装置全体は、プレフィルター、吸着床、触媒燃焼床、難燃性、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、吸着と触媒燃焼という2つの基本原理に基づいて設計され、二重ガス経路の連続作業を採用し、触媒燃焼室、2つの吸着床を交互に使用します。まず有機性廃ガスを活性炭に吸着させ、急速に飽和すると吸着を停止し、次に熱風流を使用して活性炭から有機物を除去し、活性炭の再生を行います。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、触媒燃焼で二酸化炭素と水蒸気に排出されます。有機性廃ガスの濃度が2000PPm以上に達すると、外部加熱なしで有機性廃ガスは触媒床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し、省エネの目的を達成できます。再生は次の吸着に入ることができます。脱着においては、別の吸着床によって精製操作を行うことができ、連続操作と断続操作の両方に適しています。
技術性能と特徴：性能が安定しており、構造がシンプルで、安全で信頼性が高く、省エネ・省力化を実現し、二次汚染がありません。装置の設置面積が小さく、重量も軽量です。大量使用に最適です。有機性廃ガスを吸着する活性炭層は、触媒燃焼後の廃ガスを再生に利用し、再生ガスは触媒燃焼室に送られて浄化されます。外部エネルギーを必要とせず、省エネ効果は顕著です。欠点は、活性炭の体積が小さく、運転コストが高いことです。
1.2.2 ゼオライトトランスファーホイール吸着脱着精製装置
ゼオライトの主成分はシリコン、アルミニウムで、吸着能力を有し、吸着剤として使用できます。ゼオライトランナーは、ゼオライトの特定の開口部が有機汚染物質に対する吸着・脱着能力を持つことを利用し、低濃度から高濃度までのVOC排ガスを処理し、後段最終処理装置の運転コストを削減します。その装置特性は、大流量、低濃度、多様な有機成分を含む処理に適しています。欠点は、初期投資が高額になることです。
ゼオライトランナー吸着精製装置は、吸着と脱着を連続的に行うことができるガス精製装置である。ゼオライトホイールの両側は、特殊な密封装置によって、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る。システムの動作プロセスは以下のとおりである。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、冷却領域を循環する。低濃度で風量の大きい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、吸着精製後に直接排出される。ホイールに吸着された有機溶剤は、ホイールの回転とともに脱着（再生）ゾーンに送られ、次に少量の空気で熱風が脱着領域を連続的に通過し、ホイールに吸着されたVOCが脱着ゾーンで再生され、VOC排ガスが熱風とともに排出される。冷却エリアへの冷却用ホイールは再吸着が可能で、回転ホイールの一定回転により、吸着、脱着、冷却サイクルが実行され、廃ガス処理の継続的かつ安定した運転が確保されます。
ゼオライトランナー装置は本質的に濃縮装置であり、有機溶剤を含む排気ガスは、直接排出できるクリーンな空気と、高濃度の有機溶剤を含む循環空気の2つの部分に分けられます。クリーンな空気は直接排出でき、塗装された空調換気システムで循環できます。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（または他の装置）を介して高温焼却処理されます。焼却によって発生する熱は、それぞれ乾燥室の暖房とゼオライト剥離の暖房に使用され、熱エネルギーを最大限に活用することで、省エネと排出削減の効果が得られます。
技術性能と特徴：構造が簡単で、メンテナンスが簡単で、耐用年数が長い。吸収および剥離効率が高く、元の高風量および低濃度の VOC 廃ガスを低風量および高濃度の廃ガスに変換し、バックエンドの最終処理装置のコストを削減します。圧力損失が極めて低く、電力エネルギー消費を大幅に削減できます。全体的なシステムの準備とモジュール設計により、スペース要件が最小限で、連続および無人制御モードを提供できます。国家排出基準を達成できます。吸着剤は不燃性ゼオライトを使用しているため、使用が安全です。欠点は、コストが高い一時的な投資です。
投稿日時: 2023年1月3日
