工業炉の省エネ、カーボンニュートラルに向けた取り組み

第1部 工業炉における水素・アンモニア燃焼技術の開発動向

(2023年9月12日 09:30〜11:00)

　工業炉における高温加熱プロセスは、様々な産業において必要不可欠である一方、大量のエネルギーを消費しています。日本では約4万基の工業炉が稼働しており、そこから排出されるCO2は、国内総排出量の17%を占めることから、2050年のカーボンニュートラル実現には工業炉の脱炭素化は必須です。ここでは、水素・アンモニアの燃焼技術および社会実装に向けての課題について、当社の取組み事例を交えて詳説します。

1. 中外炉工業の紹介
2. 工業炉とは
3. 脱炭素エネルギーについて
   1. カーボンニュートラルについて
   2. 脱炭素をめぐる近年の動き
   3. エネルギーキャリアの種類
4. 水素燃焼技術について
   1. 工業用バーナ
   2. ガンタイプバーナ
   3. ラジアントチューブバーナ
5. アンモニア燃焼技術について
   1. 工業用バーナの開発
   2. 石炭火力発電所微粉炭焚きボイラ向けバーナの開発
   3. 石化・化学プラント向け拡散燃焼バーナの開発
6. 社会実装に向けた課題
• 質疑応答

第2部 ガスの消費を大幅削減する新しいCOガス浸炭法

(2023年9月12日 11:10〜12:10)

　現在、工業的に広く普及しているCOを含む混合ガスによる浸炭処理法のカーボンニュートラル化では、加熱手段だけでなく、オーバーフローさせ、燃焼排出している使用後の処理雰囲気ガスについても何らかの対処が必要です。これについては様々な方策が検討されていますが、ここではガスの消費そのものの大幅な削減による対処について説明致します。

1. カーボンニュートラルの実現に向けた取り組みにおける工業的な鋼の浸炭熱処理の課題
2. COガス浸炭の課題・弱点と捨てがたい魅力
3. ガスの消費を大幅削減する新しいCOガス浸炭法の提案
4. COガス浸炭のカーボンニュートラル化に向けて
• 質疑応答

第3部 ゼロカーボン・循環型の熱処理を見据えた超高速浸炭技術について

(2023年9月12日 12:50〜13:50)

　モビリティ分野で代表される自動車などには機械部品が必要不可欠であり、使用環境に応じた特性が必要である。耐摩耗性などの性質を付与できる熱処理として浸炭焼入れが用いられ、今後も必要な重要プロセスである。しかし、環境課題に対応し継続的な活用にはその方策検討が重要である。 　そこで、持続的な熱処理活用に関する一例紹介として、熱処理装置に関する周辺技術と新技術の超高速浸炭技術について解説する。

1. 機械部品を取り巻く熱処理の現状
2. 熱処理装置で使用するエネルギーについて
3. 熱処理装置の省エネ技術
4. 超高速浸炭技術について
   1. 超高速浸炭装置の概要
   2. 浸炭反応機構と熱処理性状予測
   3. 実用化検討
• 質疑応答

第4部 選択波長赤外線を用いた熱処理プロセスとその省エネ効果

(2023年9月12日 14:00〜15:30)

　従来、各種製造 (加熱) プロセスにおいて、赤外線は照射波長を詳細に意識・制御することなく用いられてきた。そこでは省エネの観点から熱ロスの問題が常に付きまとう。一方、材料の吸収特性に合致した波長の赤外線を選択照射することの有効性は容易に想定されるが、その実プロセスへの適用 (社会実装) には技術面をはじめ、現状多くの課題が介在している。 　今回のセミナーでは、「熱輻射波長制御の困難さ」をまず解説するとともに、それを克服するための試みについて、できる限り最近の実例を交え紹介する。最新のマテリアル開発も重要だが、従来技術にいくつか工夫を加えることで、付加価値を伴う新規プロセス構築の可能性が考えられる。パワーデバイスとしての赤外線システムを、 (最新のメタマテリアル等の話題含め) 広い見地から俯瞰する。「熱輻射」という物理現象の基礎理論をはじめとして、それをベースとしたハード装置、数値計算手法、適用プロセス事例まで、一貫した技術体系を解説する。自社開発のシステム故に知りえた各種技術的なエッセンス (目の付け所等) について、可能な限り解説する。適用分野として特に塗布乾燥プロセスを意識し、乾燥メカニズムについては可能な限り詳しく解説する。省エネルギーの達成は (一筋縄ではいかず) 様々な要素の関連性を検討する必要があること、さらにはその具体的事例についてもわかりやすく解説する。 　「熱輻射」という現象がどういう性格をもつのか、をご実感いただけるように説明するつもりです。 赤外線は身近なようで、その物質との相互作用などはまだ十分研究されていませんので、現状技術の抱える問題点を感じていただけるかと思います。また、新規熱プロセスを構築する際の目の付け所、などもいくつか聴講者の皆様のヒントになるような内容をお伝えできればと思います。 赤外線プロセスについての数値計算方法は参考になる手法をお伝えできるかもしれません。

1. アブストラクト
2. 赤外線 (熱輻射) と従来技術の問題点
3. 各種赤外線波長制御システム
4. 数値解析手法
5. 波長制御システムを用いた効果を伴う事例紹介
6. 省エネルギーへの試み
7. まとめと今後の展望
• 質疑応答

第5部 マイクロ波を利用した加熱プロセスと持続可能社会への応用

(2023年9月12日 15:40〜17:00)

　実用化研究を学会の視点から解説します。マイクロ波加熱は様々な化学・材料プロセスで応用されています。これらのすべては、マイクロ波の高速加熱・内部加熱・選択加熱と言われる特徴で、製品の品質向上やコスト削減を達成しています。 　本講演ではこれからの持続可能社会における材料プロセスにおいて、マイクロ波加熱がどのような貢献ができるのかを、実用化事業を代表例として紹介します。

1. マイクロ波加熱の魅力と特徴
2. 高速加熱の考え方〜マイクロ波製鉄〜
3. 内部加熱の考え方〜アスベスト無害化炉〜
4. エネルギー操作と化学反応制御
5. 選択加熱と狭所大温度勾配
• 質疑応答