JP2005224734A - High-temperature dust collector - Google Patents
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Description
本発明は、ごみ焼却炉などから排出される高温の排ガス中の粉塵を除去するための集塵装置に関し、特に集塵室内にセラミック製の高温用筒状フィルターを備えた高温集塵装置に関するものである。 The present invention relates to a dust collector for removing dust in high-temperature exhaust gas discharged from a waste incinerator or the like, and more particularly, to a high-temperature dust collector equipped with a ceramic high-temperature cylindrical filter in a dust collection chamber. It is.
各種の工業用炉などからの排ガスには粉塵が含まれているため、集塵装置で粉塵を取り除いてから大気中に排出する必要がある。その場合に使用する集塵装置として、低温の排ガス又は冷却した排ガス用のものは各種知られているが、800℃以上の高温の排ガスを処理する集塵装置は、高価な断熱構造を必要とするなどの理由から、特殊な場合を除いてほとんど使用されていなかった。 Since exhaust gas from various industrial furnaces contains dust, it is necessary to remove the dust with a dust collector and discharge it to the atmosphere. Various types of dust collectors are known for use in such cases, such as low-temperature exhaust gas or cooled exhaust gas. However, dust collectors that process high-temperature exhaust gas at 800 ° C. or higher require an expensive heat insulating structure. It was rarely used except for special cases.
特開昭62−91220号公報には、このような高温の排ガスに適用できる集塵装置の缶体構造が提案されている。この集塵装置の缶体構造は、セラミックの多孔質焼結体などからなるフィルターを、上下方向に数段に配置した複数の鋼板製の管板で支持すると共に、その管板内に水冷ジャケットを形成したものである。この管板を水冷することによって、管板が高温のガスによる熱損傷を受けることがなくなり、高温の排ガスの処理が可能であるとされている。 Japanese Patent Laid-Open No. 62-91220 proposes a can structure for a dust collector that can be applied to such high-temperature exhaust gas. The dust collector can has a structure in which a filter made of a ceramic porous sintered body or the like is supported by a plurality of steel plate tube plates arranged in several stages in the vertical direction, and a water cooling jacket is provided in the tube plate. Is formed. By cooling the tube sheet with water, it is said that the tube sheet is not subjected to thermal damage due to high-temperature gas, and high-temperature exhaust gas can be treated.
最近では、一般廃棄物や産業廃棄物の焼却炉などにおいても、高温の排ガスを利用して熱交換や発電を行う設備が開発されつつあり、800℃以上の高温の排ガスを処理する集塵装置が不可決となってきた。また、各種の工業炉においても、高温の排ガスを冷却せず、そのまま集塵装置に導入して処理することが要望されている。 Recently, facilities for heat exchange and power generation using high-temperature exhaust gas are being developed in incinerators for general waste and industrial waste, and a dust collector that processes high-temperature exhaust gas at 800 ° C or higher. Has become undecided. In various industrial furnaces, it is desired that high-temperature exhaust gas is not cooled and introduced into a dust collector as it is.
しかし、かかる高温集塵装置においては、特に複数の筒状フィルターを懸架して支持する形式の場合、筒状フィルターを懸架支持する部材(チューブシートと称される)が耐久性に劣るという問題があった。例えば、一般的なステンレスなどの金属からなるチューブシートの場合、300℃を超える高温で軟化しやすく、800℃以上ではクリープ変形が起る。そのため、複数の筒状フィルターを安定して懸架支持することが難しく、800℃以上の高温で使用できる集塵装置は実用化されていない現状である。 However, in such a high-temperature dust collector, particularly in the case of a type in which a plurality of cylindrical filters are suspended and supported, there is a problem that a member (referred to as a tube sheet) that suspends and supports the cylindrical filters is inferior in durability. there were. For example, in the case of a tube sheet made of a general metal such as stainless steel, it is easily softened at a high temperature exceeding 300 ° C., and creep deformation occurs at 800 ° C. or higher. For this reason, it is difficult to stably suspend and support a plurality of cylindrical filters, and a dust collector that can be used at a high temperature of 800 ° C. or higher has not been put into practical use.
また、上記特開昭62−91220号公報に提案されたような集塵装置は、上下方向に数段に複数の管板を配置してフィルターを支持するため、構造が極めて複雑である。しかも、フィルターを支持する管板が一般に鋼板などの金属製であるため、ごみ焼却炉からの排ガス中に含まれる塩素ガスと反応して低融点低沸点の化合物、例えばFeCl3(融点308℃、沸点315℃)などを生成して、腐食されやすいという欠点があった。 Also, the dust collector as proposed in the above Japanese Patent Laid-Open No. 62-91220 has a very complicated structure because a plurality of tube plates are arranged in several stages in the vertical direction to support the filter. Moreover, since the tube plate that supports the filter is generally made of a metal such as a steel plate, it reacts with chlorine gas contained in the exhaust gas from the waste incinerator and reacts with a low melting point, low boiling point compound such as FeCl 3 (melting point 308 ° C., (Boiling point of 315 ° C.) and the like, and has a drawback of being easily corroded.
本発明は、このような従来の事情に鑑み、簡単な構造であって、ごみ焼却炉などから排出される高温の排ガスを処理することができ、しかも排ガスに含まれる塩素ガスなどの腐食性ガスに対して十分な耐食性を有し、安全で信頼性の高い高温集塵装置を提供することを目的とする。 In view of such conventional circumstances, the present invention has a simple structure, can treat high-temperature exhaust gas discharged from a waste incinerator, and corrosive gas such as chlorine gas contained in the exhaust gas. An object of the present invention is to provide a high-temperature dust collector that has sufficient corrosion resistance and is safe and reliable.
上記目的を達成するため、本発明が提供する高温集塵装置は、集塵室内にセラミック製の筒状フィルターを備えた高温集塵装置であって、セラミック質の耐火キャスタブルからなる支持部材が、筒状フィルターの一端を懸架して支持すると共に、集塵室を排ガスの入口側と出口側にほぼ気密に区画し、且つ支持部材の耐火キャスタブル内部に補強材として金属製の冷却パイプ又は冷却中空板が埋設されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a high-temperature dust collector provided by the present invention is a high-temperature dust collector provided with a ceramic cylindrical filter in a dust collection chamber, and a support member made of a ceramic fireproof castable is provided. A cylindrical filter is suspended and supported, and the dust collection chamber is partitioned substantially in an airtight manner on the inlet side and outlet side of the exhaust gas, and a metal cooling pipe or cooling hollow is used as a reinforcing material inside the refractory castable of the support member. The board is embedded.
上記本発明の高温集塵装置においては、冷却パイプ又は冷却中空板は、空冷により300℃以下に冷却されるか、若しくは水冷により100℃以下に冷却されることが好ましい。また、上記本発明の好ましい高温集塵装置では、筒状フィルターは、フィルター本体が支持部材の取付穴に挿入されると共に、フィルターのフランジ部が耐熱シール材を介して支持部材に懸架され、そのフランジ部を上方から押え板で押圧して固定されている。 In the high-temperature dust collector of the present invention, the cooling pipe or the cooling hollow plate is preferably cooled to 300 ° C. or lower by air cooling, or cooled to 100 ° C. or lower by water cooling. In the preferred high-temperature dust collector of the present invention, the cylindrical filter has the filter body inserted into the mounting hole of the support member, and the flange portion of the filter is suspended on the support member via a heat-resistant sealing material. The flange portion is fixed by pressing from above with a presser plate.
本発明によれば、1つの支持部材によって筒状フィルターを懸架支持すると共に集塵室を排ガスの入口側と出口側に区画する簡単な構造であって、ごみ焼却炉などから排出される800℃以上の高温の排ガスを処理することができ、しかも排ガスに含まれる塩素ガスなどの腐食性ガスに対して十分な耐食性を備えた、安全で信頼性の高い高温集塵装置を提供することができる。 According to the present invention, the cylindrical filter is suspended and supported by one support member, and the dust collecting chamber is divided into an exhaust gas inlet side and an outlet side, and is 800 ° C. discharged from a waste incinerator or the like. It is possible to provide a safe and reliable high-temperature dust collector that can treat the above-described high-temperature exhaust gas and that has sufficient corrosion resistance against corrosive gases such as chlorine gas contained in the exhaust gas. .
本発明の高温集塵装置においては、フィルターを吊下げた状態で懸架支持するチューブシートとして、耐熱性及び耐食性に優れたセラミック質の耐火キャスタブルからなる支持部材を使用する。この支持部材は、同時に、集塵室を排ガスの入口側と出口側とに区画する役割を果たしている。支持部材を耐火キャスタブルのみで構成した場合、自重や懸架支持した筒状フィルターの重さにより高温で軟化変形する恐れがある。そこで、耐火キャスタブルの内部に、補強材として金属製の冷却パイプ又は冷却中空板を埋設し、強制的に冷却することにより、補強材である冷却パイプ又は冷却中空板の強度が低下することを防止している。 In the high temperature dust collector of the present invention, a support member made of a ceramic fireproof castable having excellent heat resistance and corrosion resistance is used as a tube sheet that is suspended and supported in a suspended state. This support member plays a role of partitioning the dust collection chamber into an exhaust gas inlet side and an outlet side at the same time. When the support member is composed only of a fire-resistant castable, there is a possibility that the support member may be softened and deformed at a high temperature due to its own weight or the weight of the tubular filter supported by suspension. Therefore, by embedding a metal cooling pipe or cooling hollow plate as a reinforcing material inside the refractory castable and forcibly cooling it, the strength of the cooling pipe or cooling hollow plate that is the reinforcing material is prevented from decreasing. doing.
従って、本発明で用いる支持部材は、耐火キャスタブルからなるため耐熱性及び耐食性に優れるうえ、高温でも強度低下のない冷却パイプ又は冷却中空板によって補強されているので、800℃以上の高温の排ガスや、塩素などを含む腐食性の排ガスの場合でも、変形したり腐蝕されたりすることがない。従って、1つの支持部材によって複数の筒状フィルターを懸架支持した簡単な構造でありながら、ごみ焼却炉などから排出される高温で塩素ガスを含む排ガスの処理に長期にわたって使用することができ、安全で信頼性の高い高温集塵装置を提供することができる。 Therefore, since the support member used in the present invention is made of a fire-resistant castable, it has excellent heat resistance and corrosion resistance, and is reinforced by a cooling pipe or a cooling hollow plate that does not decrease in strength even at high temperatures. Even in the case of corrosive exhaust gas containing chlorine, it is not deformed or corroded. Therefore, although it has a simple structure in which a plurality of cylindrical filters are suspended and supported by a single support member, it can be used over a long period of time for the treatment of exhaust gas containing chlorine gas at a high temperature discharged from a waste incinerator or the like. And a highly reliable high-temperature dust collector can be provided.
本発明に係わる支持部材を構成する耐火キャスタブルとしては、主成分のセラミックにより、アルミナ質、シリカアルミナ質、マグネシア質、クロムマグネシア質、炭化ケイ素質、コージエライト質などがある。例えば、アルミナ質の耐火キャスタブルは、約80〜96重量%のAl2O3を含み、耐熱性は1700℃以上である。また、シリカアルミナ質の耐火キャスタブルは、約40〜70重量%のAl2O3と約20〜55重量%のSiO2を含み、耐熱性は1200℃以上である。更に、これらの耐火キャスタブルは、金属と比較してはるかに高い耐食性を有し、例えば塩素ガスと反応することがないため、塩素ガスを含む焼却炉の排ガスにより腐蝕される恐れもない。 Examples of the refractory castable constituting the support member according to the present invention include alumina, silica alumina, magnesia, chromium magnesia, silicon carbide, cordierite and the like depending on the main component ceramic. For example, an alumina fireproof castable contains about 80-96% by weight Al 2 O 3 and has a heat resistance of 1700 ° C. or higher. The silica-alumina refractory castable contains about 40 to 70% by weight of Al 2 O 3 and about 20 to 55% by weight of SiO 2 , and has a heat resistance of 1200 ° C. or higher. Furthermore, these refractory castables have a much higher corrosion resistance compared to metals and do not react with, for example, chlorine gas, so that they are not corroded by the incinerator exhaust gas containing chlorine gas.
かかる耐火キャスタブルは、原料であるセラミックの粉粒体に結合剤としてアルミナセメントやリン酸アルミニウムなどを添加混合し、水を加えて混練した後、支持部材としての所定の形状に成形して製造することができる。耐火キャスタブルを成形する際に、その内部に冷却パイプ又は冷却中空板を埋設する。また、強度向上のため、ステンレスのファイバー又はチョップを添加することもできる。更に、部分的な破損による落下を防止するため、細線状の金属などからなるアンカーを多数分散して埋め込むことも可能である。 Such a refractory castable is manufactured by adding and mixing alumina cement, aluminum phosphate or the like as a binder to a ceramic powder as a raw material, adding water and kneading, and then forming into a predetermined shape as a support member. be able to. When forming a refractory castable, a cooling pipe or a cooling hollow plate is embedded therein. In addition, stainless steel fibers or chops can be added to improve the strength. Furthermore, in order to prevent a drop due to partial breakage, a large number of anchors made of fine metal can be dispersed and embedded.
この耐火キャスタブルの内部には、補強材として金属製の冷却パイプ又は冷却中空板が埋設してある。冷却パイプは中空の金属パイプからなり、冷却中空板は中空箱状の金属板から構成されていて、高温下での強度低下を防ぐために、その中空部内に冷却用の空気や水などを流すことができる。また、この冷却パイプ又は冷却中空板を構成する金属としては、300℃程度の温度で軟化したり変形したりしない材料を用いる必要があるが、中でもステンレスが好ましく、例えばSUS310Sなどが特に好ましい。 Inside the fireproof castable, a metal cooling pipe or a cooling hollow plate is embedded as a reinforcing material. The cooling pipe is made of a hollow metal pipe, and the cooling hollow plate is made of a hollow box-like metal plate. In order to prevent a decrease in strength at high temperatures, cooling air or water is allowed to flow through the hollow portion. Can do. Moreover, as a metal which comprises this cooling pipe or a cooling hollow plate, it is necessary to use the material which does not soften or deform | transform at the temperature of about 300 degreeC, Especially, stainless steel is preferable, for example, SUS310S etc. are especially preferable.
冷却パイプ又は冷却中空板の冷却については、その中空部内に空気を流す空冷か、若しくは水を流す水冷とすることが好ましい。また、冷却パイプ又は冷却中空板を埋設した耐火キャスタブルからなる支持部材は集塵室に水平に配置され、従って対流冷却が期待できないため、強制的に冷却することが望ましい。空冷の場合には、補強材としての冷却パイプ又は冷却中空板の強度低下が少ない300℃以下の温度に冷却する。また、水冷の場合には、水の沸騰を抑えるために、100℃以下の温度に冷却する。尚、冷媒である水や空気は、冷却パイプ又は冷却中空板から漏れないように注意する必要がある。水の場合は水蒸気爆発の危険があり、空気の場合には排ガスに水素などの可燃性成分が含まれていると爆発しやすいからである。 About cooling of a cooling pipe or a cooling hollow plate, it is preferable to set it as the air cooling which flows air in the hollow part, or the water cooling which flows water. In addition, it is desirable to forcibly cool the support member made of a refractory castable in which a cooling pipe or a cooling hollow plate is embedded horizontally in the dust collection chamber, and therefore convection cooling cannot be expected. In the case of air cooling, the cooling pipe or the cooling hollow plate as the reinforcing material is cooled to a temperature of 300 ° C. or less with little decrease in strength. Moreover, in the case of water cooling, in order to suppress boiling of water, it cools to the temperature of 100 degrees C or less. In addition, it is necessary to pay attention so that water and air as the refrigerant do not leak from the cooling pipe or the cooling hollow plate. In the case of water, there is a danger of a steam explosion, and in the case of air, if the combustible component such as hydrogen is contained in the exhaust gas, it is easy to explode.
次に、本発明の高温集塵装置の好ましい一具体例を、図面を用いて詳しく説明する。この高温集塵装置は、図1に示すように、集塵室1内に複数のセラミック製の筒状フィルター2を備え、それぞれの筒状フィルター2は、その一端に設けたフランジ部2bがセラミック質の耐火キャスタブルからなる1つの支持部材3に懸架された状態で支持されている。集塵室1は支持部材3によって上下に区画され、処理されるべき排ガスは下側の排ガス入口1aから導入され、筒状フィルター2のフィルター本体2aを通過する際に粉塵が除去された後、上側の排ガス出口1bから排出されるようになっている。
Next, a preferred specific example of the high temperature dust collector of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, this high-temperature dust collector includes a plurality of ceramic
高温集塵装置の集塵室1に配置される支持部材3の具体例について、支持部材3を構成する耐火キャスタブルの内部に補強材として金属製の冷却パイプが埋設されている場合を図2に、及び金属製の冷却中空板が埋設されている場合を図3示す。図2及び図3とも、(a)は支持部材付近の断面図であり、(b)は支持部材の平面図である。冷却パイプ4及び冷却中空板5は、支持部材3を構成する耐火キャスタブルを効果的に補強できる位置に必要数を埋設するが、筒状フィルター2のフィルター本体2aが挿通される取付穴3aを避けて配置する必要がある。尚、図3には耐火キャスタブルのほぼ全体に1つの冷却中空板5が埋設された支持部材3を図示したが、冷却中空板5を2つ以上に分割して埋設することもできる。
FIG. 2 shows a specific example of the
支持部材3は、図2及び図3に示すように、筒状フィルター2を懸架支持すると同時に、集塵室1の内部を上下に区画している。集塵室1は、ケーシングである集塵室壁材8と、その内側に配置された断熱材9とから基本的に構成されている。また、筒状フィルター2を交換したり内部を清掃したりするため、集塵室壁材8と断熱材9で構成された集塵室1は2つに分割され、支持部材3よりも上方の蓋側部分を取り外せるようになっている。支持部材3は、自重と筒状フィルター2の重さにより、集塵室1の断熱材9上に固定される。同時に、支持部材3と集塵室1の断熱材9との間には耐熱シール材7aが挿入されているため、支持部材3で区画された集塵室1の排ガス入口側(下側)と排ガス出口側(上側)とはほぼ気密状態に保たれる。尚、耐熱シール材としては、セラミックファイバーのブランケットなどを用いることができる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
更に、支持部材3に筒状フィルター2を支持した状態を図4に示す。筒状フィルター2は、フィルター本体2aが支持部材3の取付穴3aに挿通され、一端のフランジ部2bが取付穴3aの周縁に係止されることにより、支持部材3に吊下げた状態で懸架支持されている。そして、筒状フィルター2のフランジ部2bと支持部材3の間に耐熱シール材7bが挿入され、フランジ部2bを上方から押え板6で押圧した状態で、例えば支持部材3に固定したオールアンカにナットで締め付けることにより、支持部材3に筒状フィルター2が固定されている。押え板6としては、通常はステンレスなどの金属製でよいが、耐久性を考慮して耐火キャスタブルなどを用いることもできる。尚、押え板6には、筒状フィルター2の内側に連通するように開口部6aを設ける必要がある。
Furthermore, the state which supported the
本発明の高温集塵装置に用いる筒状フィルターは、800℃以上の高温に十分耐えることができるものであれば、従来から高温の排ガスの処理に適用されていたものでよい。代表的な筒状フィルターとしては、例えば、アルミナ系、アルミナシリカ系、コージエライト系、ムライト系などのセラミックファイバーを、有底円筒状に成形したものがある。また、同様のセラミック粉末を焼結して作製したものであってもよい。尚、筒状フィルター自身の構造は、内部が中空であっても、内部がハニカム状などに形成されていてもよい。 The cylindrical filter used in the high-temperature dust collector of the present invention may be one that has been conventionally applied to the treatment of high-temperature exhaust gas as long as it can sufficiently withstand a high temperature of 800 ° C. or higher. As a typical cylindrical filter, for example, a ceramic fiber such as alumina, alumina silica, cordierite, or mullite is formed into a bottomed cylindrical shape. Moreover, the thing produced by sintering the same ceramic powder may be used. The structure of the cylindrical filter itself may be hollow or formed in a honeycomb shape.
上記セラミックファイバーからなる筒状フィルターの一般的な製造方法は、以下のとおりである。即ち、主成分となるセラミックファイバーとシリカゾルやアルミナゾルのような無機バインダーを水に分散し、高分子凝集剤を加えて凝集体を形成させた後、所定の有底円筒形状を有するメッシュ状の成形型を浸漬して吸引濾過する。このようにして成形型上にセラミックファイバーと無機バインダーの凝集体を堆積させた後、その堆積した成形体を取り外し、乾燥し又は乾燥した後更に1000℃以上の温度で焼成して筒状フィルターとする。 The general manufacturing method of the cylindrical filter which consists of the said ceramic fiber is as follows. That is, a ceramic fiber as a main component and an inorganic binder such as silica sol or alumina sol are dispersed in water, a polymer flocculant is added to form an aggregate, and then a mesh shape having a predetermined bottomed cylindrical shape is formed. Immerse the mold and filter with suction. After the aggregates of the ceramic fibers and the inorganic binder are thus deposited on the mold, the deposited compact is removed, dried or dried, and then fired at a temperature of 1000 ° C. or higher to obtain a cylindrical filter. To do.
1 集塵室
1a 排ガス入口
1b 排ガス出口
2 筒状フィルター
2a フィルター本体
2b フランジ部
3 支持部材
3a 取付穴
4 冷却パイプ
5 冷却中空板
6 押え板
6a 開口部
7a、7b 耐熱シール材
8 集塵室壁材
9 断熱材
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