JP2007185584A

JP2007185584A - 除塵装置及び除塵方法

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Publication number: JP2007185584A
Application number: JP2006004699A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Denda; 知広傳田; Teruo Tatefuku; 輝生立福
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2006-01-12
Publication date: 2007-07-26

Abstract

【課題】濾過体から付着ダストを確実に払い落せる除塵装置そして除塵方法を提供することを目的とする。
【解決手段】隔壁２及び該隔壁２で支持された濾過体５により除塵室１の内部空間を第一室３と第二室４とに区画し、上記濾過体５は一端が第二室４に向け開口しそして他端が第一室３内に突入して閉塞された筒状体をなし、除塵室１の周壁には第一室にダスト含有ガス導入部９がそして第二室４に除塵後ガス排出部８が設けられ、第二室４内には外部からのダスト払落しガスを上記濾過体の開口から内部に向けパルス噴射するノズル７が設けられている除塵装置において、ノズル７からパルス噴射する１パルス当りのダスト払落しガス噴射量をＱ[ｍ^３]、ノズルの噴射口半径Ｒ[ｍ]としたときに、ノズルの噴射口半径Ｒとダスト払落しガス噴射量Ｑとの関係が１≦Ｑ／Ｒ≦３となっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ダストを含有せるガスを濾過体にて濾過して除塵すると共に、この濾過体に付着したダストをダスト払落しガスのパルス噴射によって払い落とす除塵装置および除塵方法に関する。

ダストを含有せるガス、例えば、廃棄物を熱処理した際に発生するガスは除塵後に可燃ガスとして有効利用されあるいは無害化されて大気に放出される。

なお、本願明細書において廃棄物とは、都市ごみ、産業廃棄物、汚泥、バイオマス、およびこれらの混合物を、そして、廃棄物から発生するガスとは、廃棄物の部分酸化や熱分解によって発生する可燃性ガス、または廃棄物の燃焼や溶融によって発生する排ガスをいう。

このような廃棄物の熱処理装置としては、特許文献１に開示されている装置が知られている。この特許文献１における熱処理装置の除塵装置は、熱処理炉としての部分酸化炉から発生する可燃性ガスの通過路となるケーシングの内部に複数の濾過体（フィルタ）を有し、該濾過体に付着したダストを払落し用ガスのパルス噴射によって払い落とす払落し装置を備えている。そして、この払落し装置によって定期的に濾過体に付着したダストを払い落として濾過機能の維持を図っている。
特開２０００−１６１６３８号公報

しかしながら、上記の例のように払落し用ガスのパルス噴射条件を特定せず単に定期的に払い落としガスをパルス噴射して付着ダストを払い落とすだけでは、濾過体の付着ダストを払い落とし切れず、一部付着したダストが残存して、濾過体が目詰まりし濾過体の圧損が短時間で上昇して除塵装置が運転困難に陥るばかりか、濾過体の交換等のメンテナンス回数が多くなってランニングコストが嵩んでしまう問題がある。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、濾過体から付着ダストを確実に払い落とし、メンテナンス回数を減らして濾過除塵装置の長時間安定運転を可能にする除塵装置及び除塵方法を提供することを目的とする。

本発明に係る除塵装置は、隔壁及び該隔壁で支持された濾過体により除塵室の内部空間を第一室と第二室とに区画し、上記濾過体は一端が第二室に向け開口しそして他端が第一室内に突入して閉塞された筒状体をなし、除塵室の周壁には第一室にダスト含有ガス導入部がそして第二室に除塵後ガス排出部が設けられ、第二室内には外部からのダスト払落しガスを上記濾過体の開口から内部に向けパルス噴射するノズルが設けられている。

かかる除塵装置において、本発明は、ノズルからパルス噴射する１パルス当りのダスト払落しガス噴射量をＱ[ｍ^３]、ノズルの噴射口半径をＲ[ｍ]としたときに、ノズルの噴射口半径Ｒとダスト払落しガス噴射量Ｑとの関係が１≦Ｑ／Ｒ≦３となっていることを特徴としている。

上記ダスト払落しガス噴射量Ｑとノズルの噴射口半径Ｒとの関係は、ノズルの選定そしてダスト払落しガス噴射量の調整の少なくとも一方を行うことにより得られる。ノズルの選定は、例えば、噴射口径の異なるノズルとの交換、あるいは噴射口部分の交換、さらには噴射口径を可変とすることにより可能となる。又、ダスト払落しガス噴射量の調整は、弁の開度の調整、弁の開時間の調整あるいはこの弁より上流側の圧力を変えることにより可能である。

本発明において、ノズルの噴射口半径Ｒとダスト払落しガス噴射量Ｑを上記の関係に維持してダスト払落しを行うと、筒状体をなす濾過体の一端の開口部から他端の閉塞部まで全長にわたり、ダスト払落しがなされる。通常、ノズルから濾過体の開口部に向けてダスト払落しガスをパルス噴射しても、上記閉塞部側ではダスト払落しがなされるが開口部では十分になされていないことが多い。本発明では、上記関係のもとでパルス噴射すると、閉塞部側は勿論のこと、開口部側でも十分にダスト払落しができることを見い出したものである。

本発明では、除塵室内の除塵雰囲気温度が３００〜５００℃であることが好ましい。その理由は、廃棄物の熱処理により発生するガス中に含まれるタールが３００℃以上の雰囲気でガス化され濾過体を通過してしまい濾過体の目詰まりを防止できること、そして、廃棄物から発生する溶融塩が５００℃以下で固体状態にあり、これを固体粒子として除塵することにより、下流のボイラの伝熱管に付着して腐食が生ずるのを防止できることにある。

本発明において、ダスト払落しガスの噴射圧は０．１〜１．０ＭＰａの範囲であることが望ましい。０．１ＭＰａ以下であるとダスト払落しが十分でないことが確認されたこと、１．０ＭＰａ以上であると、濾過体に過圧として作用する結果として濾過体の強度上好ましくないことが理由である。

廃棄物またはバイオマスの処理方法として、焼却、部分酸化、熱分解、炭化等があるが、これらの処理の中で生じる生成ガスおよび排ガスに含有されるダスト（固体粒子）の除塵に（酸化雰囲気、還元雰囲気を問わず）、本発明は好適である。

特に本発明では、ダスト含有ガスが還元性雰囲気でタールを含むガスであることがより好ましい。このようなダスト含有ガス中に含まれるタールはガス状で濾過体を通過して濾過体を目詰まりさせることがないため、ダストを有効に除塵することができる。

本発明は、以上のように、一端が開口そして他端が閉塞されて筒状体をなす濾過体の上記開口から内部へ向け、ノズルからダスト払落しガスをパルス噴射する際に、ノズルの噴射口の半径Ｒ[ｍ]と１パルス当りのダスト払落しガス噴射量Ｑ[ｍ^３]との関係を、１≦Ｑ／Ｒ≦３に保つこととしたので、筒状体をなす濾過体の閉塞部側は、勿論のこと、開口部でも払落すことができるようになった。その結果、かかる濾過体を有する除塵装置では、その除塵機能が長期間にわたり良好となった。

以下、添付図面の図１ないし図３にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。

図１において、除塵室１は周壁により密閉室をなし、その内部空間は上方寄り位置に設けられた水平な隔壁２によって、下方に第一室３、上方に第二室４に区分されている。上記隔壁２は、所定の複数位置（図示の例では３位置）に孔部が形成されていて、各孔部に濾過体５が取り付けられている。

上記濾過体５は、例えば、セラミックフィルタ等の多孔性材料で作られている。この濾過体５は、上端が開口し下端が閉塞された筒状体をなしていて、いわゆるキャンドル型と呼ばれるものであり、上端には、取付けフランジ５Ａが設けられていて、該取付けフランジ５Ａにて、上記隔壁２の孔部の縁部により支えられている。かくして、上記筒状体をなす濾過体５は、第二室４に向け開口し、第一室３内へ突入した状態で支持されている。

本実施形態では、好ましい例として、上記濾過体５の開口側内部にベンチュリ５Ｂが設けられている。

上記除塵室１の第二室４には、外部からダスト払落しガスを受ける送気管６が突入しており、該送気管６には下方に向けノズル７が設けられている。該ノズル７は、その噴射口半径がＲで、各濾過体５の開口にそれぞれ臨んで配設されている。さらに、上記第二室４には、その周壁に除塵後ガスを外部に排出する排気口８が設けられている。

筒状体をなす濾過体５が突入垂下せる第一室３には、周壁にダスト含有ガスを受け入れる受気口９が設けられ、下端部にはダスト排出部１０が設けられている。

図１の紙面に直角な面での断面で示される図２に見られるように、ノズル７にダスト払落しガスを供給する送気管６は、電磁弁１１を経て定圧室１２に接続されている。この定圧室１２は、圧力調整弁１３を介してガス源、例えば、本実施形態では、窒素ガスボンベ１４に接続されていて、ダスト払落しガスとして使用される窒素ガスを一定圧で貯留している。

上記電磁弁１１そして圧力調整弁１３は制御装置１５に接続されている。この制御装置１５は、定圧室１２に取り付けられた圧力センサ１８からの信号を受け、この圧力センサ１８で検出された定圧室１２内のダスト払落しガスの圧力が所定値範囲に入るように、圧力調整弁１３の開度を調整して上記定圧室１２内の圧力を維持し、かつ電磁弁１１を定期的に瞬間開放するように指令を発する。かくして、ノズル７から定期的に所定圧のダスト払落しガスが、上記濾過体５の開口から内部に向けて、パルス噴射される。また制御装置１５は、電磁弁１１の開度、開時間あるいは定圧室１２内のダスト払落しガス圧力を調整することにより、ダスト払落しガス噴射量を制御する。

パルス噴射されたダスト払落しガスは、筒状体の上記濾過体内では、下端にまで十分な圧力のもとで到達しても、圧力が上端たる開口部に向け小さくなる傾向にあり、該開口部で払落しには不十分となることもある、ということが知られている。

本発明では、ノズル噴射口半径Ｒ［ｍ］で１パルス当りのダスト払落しガス噴射量Ｑ［ｍ^３］を除した値Ｑ／Ｒと濾過体５の開口部近傍（濾過体開口端から５００ｍｍ程度までの範囲）に取り付けられた圧力センサ１６により検出され圧力指示計１７に表示される濾過体５の受圧力Ｐｓとの関係を調べてみた。その結果が図３に見られるごとくである。濾過体５に付着したダストを払落すには圧力Ｐｓが０．３［ｋＰａ］以上あれば十分であることが確認されており、したがって、Ｑ／Ｒが１≦Ｑ／Ｒ≦３であればよいこととなる。上記圧力Ｐｓは噴射圧（これは定圧室１２内の圧力にほぼ等しい）が０．１〜１．０Ｍｐａの範囲のときに、図２に示されるＱ／Ｒとの関係を得た。

このように、１≦Ｑ／Ｒ≦３のときに、濾過体開口部で０．３［ｋＰａ］という払落しに十分な圧力を得ることができるので、濾過体の下端に向けてはそれ以上の圧力が得られることとなり、結果として、濾過体の全範囲で確実に払落しができ、しかも必要以上のダスト払落しガス量を消費しなくてもよい。

このような本実施形態では、ダスト含有ガスが受気口９から第一室３に受け入れられ、濾過体５でダストが除塵され、除塵後ガスが排気口８から排気される。除塵されたダストは、上記濾過体５には付着するが一部は付着せずに落下する。濾過体５に付着したダストは、定期的に上記ノズル７からパルス噴射されるダスト払落しガスにより、濾過体５の外面から吹き飛ばされ落下する。落下したダストは適宜ダスト排出口１０から排出される。

上記ノズル７からパルス噴射されたダスト払落しガスは、濾過体の開口部に設けられたベンチュリ５Ｂで、噴射速度が低下しその分、増圧される。そして、上記１≦Ｑ／Ｒ≦３の関係のもとで、濾過体５の全範囲にわたり払落しに十分な圧力を得る。

本発明においては、除塵装置に通す生成ガスあるいは排ガスの温度を３００〜５００℃に制御することが好ましい。タールなどゲル状物質が多い還元雰囲気で熱処理されたガスを除塵装置に通過させる場合には、温度を３００℃以上にすることにより、ゲル状物質はガス化して濾過体を通過させることができるので、ゲル状物質が濾過体に付着して目詰まりを起こすことなく、また、５００℃以下で廃棄物から発生する溶融塩を固体のまま固体粒子として除塵することができるからである。

また、産業廃棄物焼却炉からの排ガスなど酸化雰囲気のガスを、本発明のようなセラミックフィルタの濾過体を用いずに、バグフィルタを使用した除塵装置に通過させる場合は、バグフィルタの耐熱性の点からガス温度を１５０〜２００℃に制御する必要がある。

また、本発明においては、ダスト払落しガスの噴射圧を０．１〜１．０ＭＰａの範囲にすることが好ましく、この範囲に設定すると、濾過体の先端にまでにダスト払落しガスによる圧力が適切にかかり、確実に付着ダストを払い落とすことができる。０．１ＭＰａ以下だとダストの払落しが十分に行われず、１．０ＭＰａ以上だと濾過体に過圧が作用して濾過体の強度上好ましくないからである。ダスト払落しガスの噴射圧の調整は、定圧室１２に供給するダスト払落しガスの圧力を圧力調整弁１３で調整して行う。

本実施形態において、ダスト払落しパルスガスとして酸素濃度５％以下のガスを使用する。その理由は、集塵装置を通過するガスが可燃性ガスの場合、その可燃性ガスの酸化を抑制し、不要な爆発や燃焼の危険性を回避するためである。酸素濃度５％以下のガスとして、集塵装置を通過し燃焼炉や可燃ガス利用設備で燃焼され、排ガス中の有害物を除去処理した排ガスを再循環したものでも良い。

払落しパルスガスとして窒素ガスを使用することもできる。窒素ガスは、集塵装置を通過するガスが可燃性ガスだった場合、その可燃性ガスの酸化を抑制し、不要な爆発や燃焼の危険性を回避することができる。窒素ガスは膜分離法などを利用して生成しても良い。

本実施例では、廃棄物処理装置の部分酸化炉で廃棄物を部分酸化し、それにより生成された可燃性ガスを温度調整装置で３００〜５００℃に調整して図１そして図２に示された除塵装置に導入した。

廃棄物処理装置においては、廃棄物は部分酸化炉にて炉内温度６００〜８００℃、空気比０．３〜０．８程度の還元雰囲気で部分酸化された後、生成された可燃性ガスは図示しない温度調整装置によって所定温度に調整されて除塵装置に導入され、さらに燃焼炉に送られ、ここで約１０００℃の温度で完全燃焼し、ボイラにて熱回収された。

この実施例では、バイオマス系成分を多く含んだ廃棄物（平均発熱量：３６００ｋｃａｌ／ｋｇ）を処理対象とした。また、部分酸化条件：空気比０．４〜０．６とし、濾過体（フィルタ）にはセラミックフィルタを使用するとともに除塵温度を４３０℃に設定した。

本実施例に用いた除塵装置の各部の仕様は次のごとくである。

繊維系セラミックフィルタ（主成分Ａｉ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２）：全長３０００ｍｍ，
内径１５０ｍｍ
ダスト払落しガス噴射ノズルの出口半径：１０〜２５ｍｍ
噴射用電磁弁（ダイヤフラム型電磁弁）：開時間を０．１〜０．５ｓｅｃ、より好ましくは０．１〜０．２ｓｅｃの範囲で調整
濾過体が受ける圧力：０．３ｋＰａ以上になるように、Ｑ／Ｒの値を１〜３の範囲で噴射ガス量を調整して調整
ダスト払落しガス噴射間隔：１〜３時間に１回
定圧室内のダスト払落しガス圧力：０．５Ｍｐａ
上述のような条件で除塵運転を行った結果、払い落とし操作によりほぼ全量のダストが払い落とされていることが確認できた。

部分酸化炉から排出されるガス中のダストをほぼ全量除塵でき、フィルタの目詰まりによって圧力損失が過大になることなく、ダストの払落しができた。

ダスト払落しガスの噴射間隔は所定時間ごと例えば１〜３時間ごとに１回噴射するようにしてもよいし、フィルタの上流側と下流側の圧力差を計測して、所定値、例えば４ｋＰa以上になったときに噴射するようにしてもよい。

また、上記の実施の形態では、廃棄物処理装置を例にあげたが、石炭燃焼／ガス化プラントにおいても同様の除塵装置を用いて、同等の効果を得ることができる。

本発明の除塵装置の除塵室を示す断面図である。除塵装置全体を示す概要構成図である。濾過体に作用する圧力と、パルス噴射されるガスの１パルス当りの流量Ｑとノズル口半径Ｒとの比との関係を示す図である。

符号の説明

１除塵室
２隔壁
３第一室
４第二室
５濾過体
７ノズル
８除塵後ガス排出部（排気口）
９ダスト含有ガス導入部（受気口）
Ｑ１パルス当りのガス噴射量
Ｒノズル噴射口半径

Claims

隔壁及び該隔壁で支持された濾過体により除塵室の内部空間を第一室と第二室とに区画し、上記濾過体は一端が第二室に向け開口しそして他端が第一室内に突入して閉塞された筒状体をなし、除塵室の周壁には第一室にダスト含有ガス導入部がそして第二室に除塵後ガス排出部が設けられ、第二室内には外部からのダスト払落しガスを上記濾過体の開口から内部に向けパルス噴射するノズルが設けられている除塵装置において、ノズルからパルス噴射する１パルス当りのダスト払落しガス噴射量をＱ[ｍ^３]、ノズルの噴射口半径をＲ[ｍ]としたときに、ノズルの噴射口半径Ｒとダスト払落しガス噴射量Ｑとの関係が１≦Ｑ／Ｒ≦３となっていることを特徴とする除塵装置。
除塵室内の除塵雰囲気温度が３００〜５００℃であることとする請求項１に記載の除塵装置。
ダスト含有ガスが還元性雰囲気でタールを含むこととする請求項１又は請求項２に記載の除塵装置。
ダスト払落しガスの噴射圧が０．１〜１．０ＭＰａの範囲であることとする請求項１又は請求項２のうちの一つに記載の除塵装置。
隔壁及び該隔壁で支持された濾過体により除塵室の内部空間を第一室と第二室とに区画し、上記濾過体は一端が第二室に向け開口しそして他端が第一室内に突入して閉塞された筒状体をなし、除塵室の周壁には第一室にダスト含有ガス導入部がそして第二室に除塵後ガス排出部が設けられ、第二室内には外部からのダスト払落しガスを上記濾過体の開口から内部に向けパルス噴射するノズルが設けられている除塵装置での除塵方法において、ノズルからパルス噴射する１パルス当りのダスト払落しガス噴射量をＱ[ｍ^３]、ノズルの噴射口半径をＲ[ｍ]としたときに、ノズルの噴射口半径Ｒとダスト払落しガス噴射量Ｑとの関係が１≦Ｑ／Ｒ≦３となるように、ノズルの選定そしてダスト払落しガス噴射量の調整の少なくとも一方を行なうことを特徴とする除塵方法。