JP2009247983A

JP2009247983A - セラミックフィルタの再生方法

Info

Publication number: JP2009247983A
Application number: JP2008098845A
Authority: JP
Inventors: Tomonobu Aso; 知宣麻生; Norio Maeda; 典生前田; Masakazu Taguchi; 雅一田口
Original assignee: Takuma Co Ltd
Current assignee: Takuma Co Ltd
Priority date: 2008-04-07
Filing date: 2008-04-07
Publication date: 2009-10-29

Abstract

【課題】排ガス中のダストを乾式で捕集する外面ろ過方式の円筒状のセラミックフィルタの目詰まりを確実且つ良好に解消し、セラミックフィルタの圧力損失を大幅に低減できるようにする。
【解決手段】排ガス中のダストを乾式で捕集する外面ろ過方式の円筒状のセラミックフィルタ１に於いて、ダストの付着により圧力損失が上昇したセラミックフィルタ１の外表面１ａへ向って高圧気体噴射ノズル２から高圧気体Ｇを噴射し、セラミックフィルタ１の表面及び表面近傍の内部に付着したダストを吹き飛ばす。
【選択図】図１

Description

本発明は、ごみ焼却炉や灰溶融炉等から排出された排ガス中のダストを捕集する集塵装置やフィルタ装置に用いられる多孔質性のセラミックフィルタの再生方法に係り、特に、排ガス中のダストを乾式で捕集する外面ろ過方式の円筒状のセラミックフィルタの目詰まりを解消し、セラミックフィルタの圧力損失を大幅に低減することができるようにしたセラミックフィルタの再生方法に関するものである。

一般に、ごみ焼却炉や灰溶融炉等から排出される排ガスは、ダストや種々の有害物質を含んでいるため、排ガス処理されて無害化されてから大気中へ放出されている。排ガス処理される場合、先ず、排ガス中のダストが集塵装置やフィルタ装置により除去されているが、排ガスの温度が高温（約２５０℃以上）の場合には、耐熱性を備えた多孔質性のセラミックフィルタを装着した集塵装置が用いられている。

図４は多孔質性のセラミックフィルタを装着した集塵装置を示し、当該集塵装置は、排ガス入口１０ａ及び排ガス出口１０ｂを備えたケーシング１０と、ケーシング１０内に配設され、ケーシング１０内の空間を排ガス入口１０ａに連通する入口側空間Ｓ１と排ガス出口１０ｂに連通する出口側空間Ｓ２とに仕切る隔壁１１と、隔壁１１を貫通した状態で入口側空間Ｓ１に水平姿勢で配設された外面ろ過方式の円筒状のセラミックフィルタ１２と、ケーシング１０に貫通状に支持され、セラミックフィルタ１２内に高圧流体を吹き込んでセラミックフィルタ１０の外表面に付着したダストを払い落とすダスト払い落とし用ノズル１３と、ダスト払い落とし用ノズル１３へ供給される高圧流体を制御するバルブ１４と、ケーシング１０の底部に落下したダストを排出するダスト排出用コンベヤ１５等から構成されている。

前記集塵装置によれば、排ガス入口１０ａから入口側空間Ｓ１に導入された排ガスは、セラミックフィルタ１２を外側から内側へ向って通過する間に排ガス中のダストがセラミックフィルタ１２により捕集され、清浄な排ガスとなって排ガス出口１０ｂから排出される。

ところで、外面ろ過方式の円筒状のセラミックフィルタ１２に於いては、使用中に排ガス中のダストがセラミックフィルタ１２の外表面に付着して目詰まりを起こすので、ダスト払い落とし用ノズル１３からセラミックフィルタ１２の内側から外側へ向けて定期的に高圧流体を吹き込み、セラミックフィルタ１２の外表面に付着したダストを払い落とし、セラミックフィルタ１２を再生することが一般的に行われている。

しかし、前述した方法では、付着力の強いダストや塩類（塩化ナトリウム及び塩化カリウム等）がセラミックフィルタの外表面に少しずつ蓄積して行き、時間の経過と共にセラミックフィルタの圧力損失が上昇し、ごみ焼却炉等を備えたプラントの運転に支障を来たすと云う問題があった。

一方、セラミックフィルタを再生する別の方法としては、例えば、特許第３４８３８１９号公報（特許文献１）、特許第３５３４５６４号公報（特許文献２）、特開平７−９６１２０号公報（特許文献３）、特開平５−２８５３５４号公報（特許文献４）及び特開平８−３０９１６５号公報（特許文献５）等に開示された方法が知られている。

即ち、特許文献１の方法は、目詰まりしたハニカム型セラミックフィルタのクリーン側の個々のセル内にノズルから高圧空気を吹き込んでダーティ側のセル内に付着したダストを浮き上がらせ、その後にダーティ側の個々のセル内にノズルから高圧空気を吹き込んで浮き上がったダストを吹き飛ばすようにしたものである。
しかし、この方法では、ノズルから吹き込まれた高圧空気がクリーン側のセルの壁面やダーティ側のセルの壁面に沿って流れるため、各セルの壁面内部に進入したダストを除去し難く、ハニカム型セラミックフィルタの再生を確実且つ良好に行えないと云う問題があった。

又、特許文献２の方法は、セラミックフィルタの捕集側表面をブラシ等により研磨してセラミックフィルタを再生するようにしたものであり、セラミックフィルタの再生を比較的簡単に行うことができる。
しかし、この方法では、セラミックフィルタの数十μｍの微小な細孔部に付着しているダストを除去できないと云う問題があった。

更に、特許文献３の方法は、セラミックフィルタを酸水溶液によって洗浄処理し、その後、セラミックフィルタを弱アルカリ性の次亜塩素酸塩系洗浄剤の水溶液によって浸漬若しくは加圧通液処理することによってセラミックフィルタの濾過物を除去するようにしたものであり、又、特許文献５は、１〜１０ｗｔ％のＮａＯＨ水溶液（又は酸性水溶液）に過酸化水素水を１〜５ｗｔ％添加した洗浄液を用いてセラミックフィルタを洗浄するようにしたものである。
しかし、特許文献３及び特許文献５の方法では、何れも薬剤を使用するために取り扱いが大変でランニングコストがかかると云う問題があった。

そして、特許文献４の方法は、固形物の付着した膜をその裏面側から高圧ガスでブローした後、同じくその裏面から洗浄液を送って逆洗したり、或いは固形物の付着した膜表面に洗浄液を流しながらその裏面側から高圧ガスでブローしたりするようにしたものであるが、この方法は限外ろ過膜（液体を対象とするろ過膜の一種で、孔の大きさが概ね２〜２００ナノメートルの膜のこと）を再生する方法であり、技術分野が全く異なるものである。

このように、従来のセラミックフィルタの再生方法に於いては、ダストの除去率が低く、取扱性等に劣ると共に、コスト高になると云う問題があった。

特許第３４８３８１９号公報特許第３５３４５６４号公報特開平７−９６１２０号公報特開平５−２８５３５４号公報特開平８−３０９１６５号公報

本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、排ガス中のダストを乾式で捕集する外面ろ過方式の円筒状のセラミックフィルタの目詰まりを確実且つ良好に解消し、セラミックフィルタの圧力損失を大幅に低減することができるようにしたセラミックフィルタの再生方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、排ガス中のダストを乾式で捕集する外面ろ過方式の円筒状のセラミックフィルタに於いて、ダストの付着により圧力損失が上昇したセラミックフィルタの外表面へ向って高圧気体噴射ノズルから高圧気体を噴射し、セラミックフィルタに付着したダストを吹き飛ばすようにしたことに特徴がある。

本発明の請求項２の発明は、セラミックフィルタの外表面と高圧気体噴射ノズルとの距離を高圧気体噴射ノズルの噴出口の最小径に対して約１０倍以内として、高圧気体噴射ノズルからセラミックフィルタの外表面へ向って高圧気体を噴射するようにしたことに特徴がある。

本発明の請求項３の発明は、高圧気体噴射ノズルから噴射される高圧気体の噴射直前の圧力を０．０５ＭＰａ以上としたことに特徴がある。

本発明の請求項４の発明は、排ガス中のダストを乾式で捕集する外面ろ過方式の円筒状のセラミックフィルタに於いて、ダストの付着により圧力損失が上昇したセラミックフィルタを水槽内に一定時間完全に浸漬させた後、水槽内でセラミックフィルタの外表面を拭い、当該セラミックフィルタを水槽から取り出して乾燥させるようにしたことに特徴がある。

本発明の請求項１乃至請求項３の発明は、ダストの付着したセラミックフィルタの外表面へ向って高圧気体噴射ノズルから高圧気体を噴射するようにしている。又、セラミックフィルタの外表面と高圧気体噴射ノズルとの距離を高圧気体噴射ノズルの噴出口の最小径に対して約１０倍以内としている。更に、高圧気体噴射ノズルから噴射される高圧気体の噴射直前の圧力を０．０５ＭＰａ以上としている。
その結果、本発明は、高圧気体噴射ノズルから噴射された高圧気体がセラミックフィルタの外表面に衝突し、通常のブラシが入らないような小さなセラミックフィルタの細孔（数十μｍ）表面及び表面近傍の内部に付着したダストを吹き飛ばすことができ、ダストの付着により上昇した圧力損失を大幅に低減することができる。
特に、高圧気体噴射ノズルから高圧気体を噴射する際に、セラミックフィルタの外表面と高圧気体噴射ノズルとの距離を高圧気体噴射ノズルの噴出口の最小径に対して５倍以内にすると、ノズル出口の流速・動圧・運動エネルギーが保存されるポテンシャルコアが形成されることになる。その結果、この場合には、セラミックフィルタに付着したダストを吹き飛ばすための圧力が保存され、セラミックフィルタに付着したダストをより確実且つ良好に吹き飛ばすことができる。
又、高圧気体噴射ノズルから噴射される高圧気体の噴射直前の圧力を０．３ＭＰａ以上とすると、ノズル出口近傍では衝撃波の発生により超音速と亜音速を繰り返すので圧力が振動的に一定レベルを保つことになり、ダストをより一層確実且つ良好に吹き飛ばすことができる。
このように、本発明の請求項１乃至請求項３の発明は、水のような液体を使用することなく、セラミックフィルタに付着したダストを確実且つ良好に除去することができ、ダストの付着により上昇したセラミックフィルタの圧力損失を大幅に低減することができ、セラミックフィルタの再生を確実且つ良好に行える。
又、本発明の請求項１乃至請求項３の発明は、セラミックフィルタを装置に設置したままでも、セラミックフィルタを再生することができるため、セラミックフィルタの取り外しや取り付けを行う必要がなく、メンテナンス費用を大幅に低減することができると共に、作業も楽に行えて作業性に優れたものとなる。

本発明の請求項４の発明は、圧力損失が上昇したセラミックフィルタを水槽内に一定時間完全に浸漬させた後、水槽内でセラミックフィルタの外表面を拭い、外表面を拭ったセラミックフィルタを水槽から取り出して乾燥させるようにしているため、セラミックフィルタに水溶性の塩類が付着している場合でも、塩類を確実に除去することができ、セラミックフィルタを新品近くまで再生することができる。
又、本発明の請求項４の発明は、セラミックフィルタを再生するのに水を使用しているため、薬剤を使用した場合に比較して取り扱いが簡単になると共に、コストの低減を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２は本発明の方法を実施するための概略説明図であり、１はセラミックフィルタ、２は高圧気体噴射ノズル、３は高圧気体の制御バルブ、４は高圧気体の供給ホースである。

前記セラミックフィルタ１は、多孔質性のセラミック材により一端部が閉塞された円筒状に形成されており、集塵装置（図示省略）のケーシング内に設置され、排ガスを外側から内側へ通過させることによって排ガス中のダストを除去するようになっている。

そして、セラミックフィルタ１は、使用中にその外表面１ａや数十μｍの細孔内に排ガス中のダストが付着して目詰まりを起こすので、付着したダストを除去して再生する必要がある。
セラミックフィルタ１を再生するには、高圧気体噴射ノズル２の噴出口からセラミックフィルタ１の外表面１ａに向って高圧気体Ｇを噴射する。

このとき、セラミックフィルタ１の外表面１ａと高圧気体噴射ノズル２との距離Ｌは、高圧気体噴射ノズル２の噴出口の最小径Ｄ（円形の噴出口の場合は直径、楕円の噴出口の場合は短径、長方形の噴出口の場合は短辺、正方形の噴出口の場合は四辺のうちの一辺）に対して約１０倍以内とする。より好ましくは、セラミックフィルタ１の外表面１ａと高圧気体噴射ノズル２との距離Ｌは、高圧気体噴射ノズル２の噴出口の最小径Ｄに対して５倍以内とする。
又、高圧気体噴射ノズル２から噴射される高圧気体Ｇの噴射直前の圧力は、０．０５ＭＰａ以上、好ましくは、０．３ＭＰａ以上とする。

セラミックフィルタ１の外表面１ａと高圧気体噴射ノズル２との距離Ｌを高圧気体噴射ノズル２の噴出口の最小径Ｄに対して約１０倍以内、より好ましくは５倍以内とする理由は、ノズル出口からの５倍までの距離Ｌではノズル出口の流速・動圧・運動エネルギーが保存されるポテンシャルコアが形成されるからである。そのため、セラミックフィルタ１に付着したダストを吹き飛ばすための圧力が保存され、付着したダストを確実に吹き飛ばすことが可能となる。又、高圧気体噴射ノズル２が５倍の距離Ｌから離れるにつれてセラミックフィルタ１の外表面１ａに於ける圧力が降下し、１０倍以上の距離Ｌでは圧力が約１／５以下となるため、高圧気体噴射ノズル２の噴射圧を５倍以上にする必要があり、設備が大掛かりになる。

更に、高圧気体噴射ノズル２から噴射される高圧気体Ｇの噴射直前の圧力を０．０５ＭＰａ以上、好ましくは、０．３ＭＰａ以上とするのは、０．３ＭＰａ以上の場合、ノズル出口近傍に於いて衝撃波の発生により超音速と亜音速を繰り返すので圧力が振動的に一定レベルを保つからである。そのため、セラッミクフィルタ１に付着したダストを吹き飛ばすための効果が得られ、付着したダストを確実に吹き飛ばすことが可能となる。
又、高圧気体噴射ノズル２から噴射される高圧気体Ｇの噴射直前の圧力を０．０５ＭＰａ以上とするのは、直前圧０．３ＭＰａの噴射流体の噴射位置からノズルの最小径の１０倍離れた位置に於ける圧力が、０．０５ＭＰａ程度であるため、セラミックフィルタ１近傍に高圧気体噴射ノズル２を設置し、直前圧０．０５ＭＰａで流体を噴射すれば、直前圧０．３ＭＰａでノズルの最小径の１０倍離れた位置から噴射した場合と同等の効果が得られるためである。

尚、高圧気体噴射ノズル２からの高圧気体噴射によるセラミックフィルタ１のダスト除去は、集塵装置にセラミックフィルタ１を取り付けた状態で実施しても良く、セラミックフィルタ１を集塵装置に取り付けた状態では高圧気体Ｇの噴射に支障来たす場合にはセラミックフィルタ１を取り外して実施しても良い。

又、高圧気体噴射ノズル２からの高圧気体噴射によるセラミックフィルタ１のダスト除去は、高圧気体噴射ノズル２をセラミックフィルタ１の外表面に沿って移動させながら、高圧気体噴射ノズル２からセラミックフィルタ１の外表面１ａへ向って高圧気体Ｇを噴射するようにしても良く、又、高圧気体噴射ノズル２を停止させた状態で高圧気体噴射ノズル２からセラミックフィルタ１の外表面１ａへ向って高圧気体Ｇを噴射し、その後高圧気体噴射ノズル２を一定距離だけ移動させて停止させ、この状態で高圧気体噴射ノズル２からセラミックフィルタ１の外表面１ａへ向って高圧気体Ｇを噴射し、以下同様の操作を繰り返し行うようにしても良く、或いは高圧気体噴射ノズル２を固定しておき、セラミックフィルタ１の方を移動させて高圧気体噴射ノズル２からセラミックフィルタ１の外表面１ａへ向って高圧気体Ｇを噴射するようにしても良い。

更に、高圧気体噴射ノズル２からの高圧気体噴射によるセラミックフィルタ１のダスト除去は、セラミックフィルタ１を一本ずつ行うようにしても良く、或いは作業効率を上げるために複数本のセラミックフィルタ１へ同時に高圧気体Ｇを噴射できる装置を製作し、複数本同時に行うようにしても良い。

加えて、高圧気体噴射ノズル２は、セラミックフィルタ１の外表面１ａに於ける吹き飛ばし圧力を維持できるような構造であれば、如何なる形状及び構造のものであっても良く、高圧気体噴射ノズル２の噴出口の形状を楕円、長方形又は正方形等の形状にしても良く、又、噴出口を単孔や多孔にしても良い。

そのうえ、高圧気体噴射に利用する気体は、セラミックフィルタ１の外表面１ａに一定の圧力を与えられる気体であれば、空気、窒素又は酸素等の何れか一つ又はこれらの気体を混合したものを使用するようにしても良い。

このように、高圧気体噴射ノズル２からセラミックフィルタ１の外表面１ａへ向って上述した条件で高圧気体Ｇを噴射すると、噴射された高圧気体Ｇは、セラミックフィルタ１の外表面１ａへ衝突し、通常のブラシが入らないような小さなセラミックフィルタ１の細孔（数十μｍ）表面及び表面近傍の内部に付着したダストを確実且つ良好に吹き飛ばすことができる。その結果、ダストの付着により上昇したセラミックフィルタ１の圧力損失を大幅に低減することができ、セラミックフィルタ１の再生を確実且つ良好に行える。
特に、高圧気体噴射ノズル２から高圧気体Ｇを噴射する際に、セラミックフィルタ１の外表面１ａと高圧気体噴射ノズル２との距離Ｌを高圧気体噴射ノズル２の噴出口の最小径Ｄに対して５倍以内にすると、ノズル出口の流速・動圧・運動エネルギーが保存）されるポテンシャルコアが形成され、又、高圧気体噴射ノズル２から噴射される高圧気体Ｇの噴射直前の圧力を０．３ＭＰａ以上とすると、ノズル出口近傍では衝撃波の発生により超音速と亜音速を繰り返すので圧力が振動的に一定レベルを保つことになる。その結果、この場合には、セラミックフィルタ１に付着したダストを吹き飛ばすための圧力が保存され、セラミックフィルタ１に付着したダストをより確実且つ良好に吹き飛ばすことができる。

図３は本発明の他の方法を実施するための概略説明図であり、１はセラミックフィルタ、５は水槽、６はセラミックフィルタ置き台、Ｗは水槽５内に溜めた水である。

そして、セラミックフィルタ１は、使用中にその外表面１ａや数十μｍの細孔内に排ガス中のダストが付着して目詰まりを起こすので、付着したダストを除去して再生する必要ある。
セラミックフィルタ１を再生するには、水槽５内に水Ｗを張り、集塵装置から取り外したセラミックフィルタ１を水槽５内に設けたセラミックフィルタ置き台６に水平姿勢で置き、セラミックフィルタ１を一定時間完全に浸漬する。セラミックフィルタ１を水Ｗに浸漬すると、セラミックフィルタ１の外表面１ａ及び内部に付着した水溶性の塩類（塩化ナトリウムや塩化カリウム等）が水槽５内の水Ｗに溶けると共に、付着したまわりのダストも剥離する。セラッミクフィルタ１を一定時間完全に浸漬させた後、水槽５内でセラミックフィルタ１の外表面１ａを拭って剥離したダストを取り除き、最後にセラミックフィルタ１を水槽５から取り出し、セラミックフィルタ１の細孔内に含まれる水分を蒸発させるためにセラミックフィルタ１の細孔内に常温の空気又は熱風等を流してセラミックフィルタ１を乾燥させる。

尚、セラミックフィルタ１は、水槽５内に一本ずつ浸漬しても良く、或いは複数本同時に浸漬しても良い。
又、セラミックフィルタ１は、水槽５内に横向きにして浸漬しているが、セラミックフィルタ１の内部に水Ｗが浸漬するようにすれば、水槽５内に縦向きに浸漬しても良い。
更に、セラミックフィルタ１を浸漬するのに使用する水Ｗは、工水又は市水レベルで良く、又、水槽５内の水Ｗがダスト等で汚れた場合には水槽５内の水Ｗを入れ替えれば良い。

このように、セラミックフィルタ１を水槽５内に一定時間完全に浸漬させた後、水槽５内でセラミックフィルタ１の外表面１ａを拭い、外表面１ａを拭ったセラミックフィルタ１を水槽５から取り出して乾燥させるようにしているため、セラミックフィルタ１に水溶性の塩類が付着している場合でも、塩類を確実に除去することができ、セラミックフィルタ１を新品近くまで再生することができる。
又、セラミックフィルタ１を再生するのに水Ｗを使用しているため、薬剤を使用した場合に比較して取り扱いが簡単になると共に、コストの低減を図ることができる。

上述した図１及び図２に示す方法により、実際にダストの付着により圧力損失が上昇したセラミックフィルタ１の再生を行った。再生する前のセラミックフィルタ１は、ろ過速度が２ｍ／ｍｉｎになる状態に常温空気を流した時の圧力損失が２．４ｋＰａであった。このセラッミクフィルタの外表面１ａに向って高圧気体噴射ノズル２から高圧気体Ｇを噴射し、セラミックフィルタ１に付着したダストを吹き飛ばした。
このとき、セラミックフィルタ１の外表面１ａと高圧気体噴射ノズル２との距離Ｌは、高圧気体噴射ノズル２の噴射口の最小径Ｄに対して５〜６倍とし、高圧気体噴射ノズル２から噴射される高圧気体Ｇの噴射直前の圧力を０．３ＭＰａとした。
その結果、セラミックフィルタ１の圧力損失を０．８ｋＰａまで低減させることができ、セラミックフィルタ１を確実且つ良好に再生することができた。

上述した図３に示す方法により、実際にダストの付着により圧力損失が上昇したセラミックフィルタ１の再生を行った。再生する前のセラミックフィルタ１は、圧力損失が２．４ｋＰａであった。このセラッミクフィルタを水槽５内の水Ｗに一時間完全に浸漬させた後、水槽５内でセラミックフィルタ１の外表面１ａを拭い、拭ったセラミックフィルタ１を水槽５から取り出し、電気炉でセラミックフィルタ１を乾燥させた。
その結果、セラミックフィルタ１の圧力損失を０．５ｋＰａまで低減させることができ、セラミックフィルタ１をより確実且つ良好に再生することができた。

本発明の方法を実施するための概略説明図である。図１に於けるＡ部拡大詳細図である。本発明の他の方法を実施するための概略説明図である。多孔質性の円筒状のセラミックフィルタを装着した集塵装置の概略縦断面図である。

符号の説明

１はセラミックフィルタ、１ａはセラミックフィルタの外表面、２は高圧気体噴射ノズル、５は水槽、Ｄは高圧気体噴射ノズルの噴射口の径、Ｇは高圧気体、Ｌはセラミックフィルタの外表面と高圧気体噴射ノズルとの距離。

Claims

排ガス中のダストを乾式で捕集する外面ろ過方式の円筒状のセラミックフィルタに於いて、ダストの付着により圧力損失が上昇したセラミックフィルタの外表面へ向って高圧気体噴射ノズルから高圧気体を噴射し、セラミックフィルタに付着したダストを吹き飛ばすようにしたことを特徴とするセラミックフィルタの再生方法。
セラミックフィルタの外表面と高圧気体噴射ノズルとの距離を高圧気体噴射ノズルの噴出口の最小径に対して約１０倍以内として、高圧気体噴射ノズルからセラミックフィルタの外表面へ向って高圧気体を噴射するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のセラミックフィルタの再生方法。
高圧気体噴射ノズルから噴射される高圧気体の噴射直前の圧力を０．０５ＭＰａ以上としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセラミックフィルタの再生方法。
排ガス中のダストを乾式で捕集する外面ろ過方式の円筒状のセラミックフィルタに於いて、ダストの付着により圧力損失が上昇したセラミックフィルタを水槽内に一定時間完全に浸漬させた後、水槽内でセラミックフィルタの外表面を拭い、当該セラミックフィルタを水槽から取り出して乾燥させるようにしたことを特徴とするセラミックフィルタの再生方法。