JP2010227864A

JP2010227864A - 集塵機の運転方法及び集塵機

Info

Publication number: JP2010227864A
Application number: JP2009079529A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Iio; 良夫飯尾
Original assignee: Nihon Spindle Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nihon Spindle Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2010-10-14

Abstract

【課題】ダストを含む気体を改質することにより、エネルギ消費量を増大させることなく、フィルタの濾過面に付着したダストによるフィルタの圧力損失を低減し、集塵機の濾過能力を向上することができるようにした集塵機の運転方法及び集塵機を提供すること。
【解決手段】ダストＤを含む気体を濾過するフィルタ７を備えた集塵機１の運転方法において、ダストＤを含む気体に微細液滴Ｗを噴霧した後、該気体を集塵機１に導入する。
【選択図】図１

Description

本発明は、集塵機に関するものであって、特に、フィルタの濾過面に付着するダストによって生じる圧力損失を低減することができる集塵機に関するものである。

従来、焼却炉や電気炉等から排出される排ガスや含塵空気（本明細書において、「ダストを含む気体」という。）中に含まれるダストを捕集するために、フィルタを用いた集塵機が広く採用されている。
この集塵機においては、フィルタの濾過面にダストが付着することとなるが、ダストが多量に付着し、通気抵抗（圧損）が上昇すると、エネルギ消費量が増大したり、濾過能力が低下するという問題があった。

このため、通気抵抗が所定値以上に上昇したとき、又は使用期間が一定時間経過した後に定期的に、圧力気体（例えば、圧縮空気）をフィルタの濾過面の裏面側に向けて噴出することによってフィルタの濾過面に付着したダストを払い落とすようにしている（例えば、特許文献１〜２参照）。

特開２００７−１７５６３５号公報特開２００４−３５１３２３号公報

このように、従来の集塵機では、フィルタの濾過面に付着したダストを払い落とすことによって通気抵抗を低下させるようにしているが、ダストの払い落としを頻繁に行うようにすると、圧力気体の消費量、すなわち、エネルギの消費量が増大するという問題があった。

この問題に対処するために、集塵機の前段にプレダスター装置を設置することも行われているが、この場合も、プレダスター装置のコスト及びメンテナンス箇所の増加によるコストがかかるという問題があった。

本発明は、上記従来の集塵機の有する問題点に鑑み、従来全く考慮されていなかったダストを含む気体を改質することにより、エネルギ消費量を増大させることなく、フィルタの濾過面に付着したダストによるフィルタの圧力損失を低減し、集塵機の濾過能力を向上することができるようにした集塵機の運転方法及び集塵機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の集塵機の運転方法は、ダストを含む気体を濾過するフィルタを備えた集塵機の運転方法において、前記ダストを含む気体に微細液滴を噴霧した後、該気体を集塵機に導入することを特徴とする。

この場合において、集塵機に導入する気体の湿度が１００％未満の高湿度範囲になるように前記微細液滴を噴霧することができる。

また、前記微細液滴の噴霧を行わずにフィルタの濾過面に所定のダスト層を形成した後、前記微細液滴の噴霧を開始することができる。

また、上記集塵機の運転方法に使用する本発明の集塵機は、ダストを含む気体を濾過するフィルタを備えた集塵機において、前記ダストを含む気体に微細液滴を噴霧する噴霧装置と、集塵機に導入する気体の湿度が１００％未満の高湿度範囲になるように噴霧装置による微細液滴の噴霧量を調節する制御機構とを備えたことを特徴とする。

この場合において、前記噴霧装置に、液体を気体流によって微細化する２流体スプレーノズルを用いることができる。

本発明の集塵機の運転方法及び集塵機によれば、ダストを含む気体に微細液滴を噴霧する噴霧装置により、ダストを含む気体に微細液滴を噴霧した後、該気体を集塵機に導入するようにすることにより、フィルタの濾過面に付着したダストによるフィルタの圧力損失の要因となる、（１）ダストを含む気体の粘度、（２）ダストの比表面積径、（３）ダストの空隙率、をそれぞれ改善することによって、エネルギ消費量を増大させることなく、フィルタの濾過面に付着したダストによるフィルタの圧力損失を低減し、集塵機の濾過能力を向上することができる。

より具体的には、フィルタを用いた集塵機におけるフィルタの圧力損失、すなわち、フィルタの濾過面に付着したダストの圧力損失値Δｐは、コゼニーカルマンの式によると、
Δｐ＝（１８０（１−ε）ｍｄ・μ・υ）／（ｄｐｓ^２・ε^３・ρΡ）
ここで、
ε：ダストの空隙率
ｍｄ：ダスト負荷
μ：ダストを含む気体の粘度
υ：濾過速度
ｄｐｓ：ダストの比表面積径
ρΡ：ダストの真密度
である。
で表される。
このコゼニーカルマンの式からも明らかなように、ダストを含む気体に微細液滴を噴霧することにより、（１）ダストを含む気体の粘度μを低下させ、（２）ダストの比表面積径ｄｐｓを増大させ、（３）ダストの空隙率εを増大させることによって、フィルタの濾過面に付着したダストによるフィルタの圧力損失を低減することができる。

また、噴霧装置による微細液滴の噴霧量を調節する制御機構により、集塵機に導入する気体の湿度が１００％未満の高湿度範囲になるようにすることにより、フィルタの濾過面に付着したダストによるフィルタの圧力損失を低減するという作用効果を効果的に奏するようにしながら、フィルタが濡れることを防止し、例えば、圧力気体によるダストの払い落としを良好に（微細液滴を噴霧しない場合と変わりなく）行うことができる。

また、前記微細液滴の噴霧を行わずにフィルタの濾過面に所定のダスト層を形成した後、前記微細液滴の噴霧を開始するようにすることにより、フィルタの濾過面に強固に固着しやすい微細液滴の噴霧による水分を含んだダストがフィルタに直接付着することを防止し、例えば、圧力気体によるダストの払い落としを良好に（微細液滴を噴霧しない場合と変わりなく）行うことができる。

また、前記噴霧装置に、液体を気体流によって微細化する２流体スプレーノズルを用いることにより、噴霧したときに液滴となって配管内や含塵空気導入室の壁面に付着することがない微細液滴を確実に噴霧することができる。

本発明の集塵機の一実施例を示す一部断面の正面図である。ダストの比表面積径の増加を説明する模式図である。ダストの空隙率の増加を説明する模式図である。本発明の集塵機の運転方法の説明図で、（ａ）は微細液滴の噴霧を開始した状態を、（ｂ）は３次ダスト層が形成されていく状態を、（ｃ）は圧力気体による払い落とし状態を示す。湿度と圧力損失との関係を示すグラフである。従来の集塵機のフィルタの濾過面に付着したダストの模式図である。

以下、本発明の集塵機の運転方法及び集塵機の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図４に、本発明の集塵機の運転方法及び集塵機の一実施例を示す。
この集塵機１は、筐体２の内部を区画壁３により区画し、一方を含塵空気導入室４、他方を浄化空気室５とし、含塵空気導入室４を塵埃発生源（図示省略）と導入口４ａを介して接続し、浄化空気室５を吸引装置Ｆに接続して、吸引装置Ｆの吸引作用によって塵埃発生源からダストを含む気体を吸引することによって、含塵空気導入室４に配設し、浄化空気室５に開口するフィルタ７によってダストを含む気体を濾過するようにしている。

また、この集塵機１は、圧力気体供給源（図示省略）と接続される分岐管Ｇとダイヤフラムバルブ等からなる開閉弁Ｖを介して接続されるインジェクターチューブ８を配備し、このインジェクターチューブ８に圧力気体噴出部９をフィルタ７の開口部に臨ませて形成するようにしている。
そして、噴出される圧力気体によってフィルタ７の濾過面に付着したダストを、圧力気体噴出部９からフィルタ７の濾過面の裏面側に向けて噴出される圧力気体で払い落とすようにしている。

さらに、この集塵機１は、ダストを含む気体に微細液滴（例えば、水滴）を噴霧する噴霧装置１０と、集塵機１に導入される気体の湿度が、所定の湿度範囲、より具体的には、１００％未満の高湿度範囲になるように、噴霧装置１０による微細液滴の噴霧量を調節する制御機構２０とを備え、ダストを含む気体に微細液滴を噴霧した後、該気体を集塵機１に導入するようにしている。
ここで、微細液滴とは、具体的には、粒径が１０〜１００μｍの液滴をいい、配管内に噴霧されたときに、液滴となって配管内や含塵空気導入室４の壁面に付着することがないものである。

この場合において、噴霧装置１０は、含塵空気導入室４に形成されたダストを含む気体の導入口４ａよりも上流側（塵埃発生源側）の配管に配設するようにする。
噴霧装置１０には、液体を気体流によって微細化する２流体スプレーノズル１１を用い、液体と気体とを混合して集塵機１に導入する前のダストを含む気体に微細液滴を噴霧するようにしている。
２流体スプレーノズル１１は、ノズル内部で液体と気体を混合させる内部混合方式のノズルや、ノズル外部で液体と気体を混合させる外部混合方式のノズルのいずれのノズルであっても構わない。

制御機構２０は、集塵機１に導入されるダストを含む気体の湿度が、所定の湿度範囲、より具体的には、１００％未満の高湿度範囲になるように、噴霧装置１０による微細液滴の噴霧量を調節するもので、湿度計２１の測定値に基づいて、フィードバック制御（例えば、ＰＩＤ制御）を行うようにしている。
これによって、後で詳述するように、フィルタ７の濾過面に付着したダストによるフィルタ７の圧力損失を低減するという作用効果を効果的に奏するようにしながら、ダストを含む気体の湿度が１００％（気体に含まれる水蒸気の量が飽和状態）となってフィルタ７が濡れることを防止し、例えば、圧力気体によるダストの払い落としを良好に（微細液滴を噴霧しない場合と変わりなく）行うことができる。
湿度計２１の配設箇所は、特に限定されるものではなく、含塵空気導入室４に形成されたダストを含む気体の導入口４ａよりも下流側に配設すればよく、本実施例においては、浄化空気室５からの出口配管６内に配設するようにしている。
このように、湿度計２１を浄化空気室５からの出口配管６内に配設することによって、気体の流れが安定し、測定誤差が小さい状態で湿度の測定を行うことができるとともに、温度の低下に伴って気体（ダストを含む気体）の湿度が最も高くなる位置で湿度を測定することができ、フィルタ７の濾過面においてダストを含む気体に含まれる水蒸気の量が飽和状態とならないように確実に制御することができる。
制御機構２０による噴霧装置１０に用いられる２流体スプレーノズル１１の制御方法は、液体供給源１２からの液体の供給量を制御するだけで微細液滴の噴霧量を調節することができるが、気体供給源１３からの気体の供給量を併せて制御するようにしても構わない。

このようにして、集塵機１に導入する気体の湿度が、所定の湿度範囲、より具体的には、１００％未満の高湿度範囲になるように微細液滴を噴霧しながら集塵機１を運転する。
このように、フィルタ７の濾過面においてダストを含む気体の湿度が、所定の湿度範囲、より具体的には、１００％未満の高湿度範囲（ここで、１００％未満の高湿度範囲とは、７０〜９５％程度、好ましくは８５〜９５％程度の湿度範囲を意味する。）になるようにすることにより、フィルタの濾過面に付着したダストによるフィルタの圧力損失の要因となる、（１）ダストを含む気体の粘度、（２）ダストの比表面積径、（３）ダストの空隙率、をそれぞれ改善することによって、エネルギ消費量を増大させることなく、フィルタ７の濾過面に付着したダストによるフィルタ７の圧力損失を低減し、集塵機の濾過能力を向上することができる。

ここで、フィルタの濾過面に付着したダストによるフィルタの圧力損失の要因について、より詳細に説明する。

（１）ダストを含む気体の粘度μ
上記コゼニーカルマンの式によると、フィルタの濾過面に付着したダストの圧力損失値Δｐは、ダストを含む気体の粘度μの１乗に比例する。
ダストを含む気体に微細液滴を噴霧することにより、温度を低下させることで、ダストを含む気体の粘度μを低下させることができる（気体の粘度は温度が低くなると小さくなる。）。

（２）ダストの比表面積径ｄｐｓ
同じく、フィルタの濾過面に付着したダストの圧力損失値Δｐは、ダストの比表面積径ｄｐｓの２乗に反比例する。
図２に示すように、ダストＤを含む気体に微細液滴Ｗを噴霧することにより、ダストＤ同士が凝集して粒径が増し、比表面積径ｄｐｓの大きいダストＤ’となってフィルタ７の濾過面に付着させることができる。
ちなみに、ダストＤを含む気体に微細液滴Ｗを噴霧しなかった場合には、図６に示すように、ダストＤ同士が凝集することがなく、比表面積径ｄｐｓの小さいダストＤのままフィルタ７の濾過面に空隙等の空間なく、密に付着する。

（３）ダストの空隙率ε
同じく、フィルタの濾過面に付着したダストの圧力損失値Δｐは、ダストの空隙率εの３乗に反比例する。
図３に示すように、ダストＤを含む気体に微細液滴Ｗを噴霧することにより、ダストＤの粒子間の一部が凝着し、フィルタ７の濾過面に付着したときに大きな空隙Ｓが形成されることにより、ダストＤ’の空隙率εを増大させることができる。
ちなみに、ダストＤを含む気体に微細液滴Ｗを噴霧しなかった場合には、図６に示すように、ダストＤ同士が凝着することがなく、ダストＤがフィルタ７の濾過面に空隙等の空間なく、密に付着するため大きな空隙Ｓが形成されず、ダストＤの空隙率εは小さい。

上記（１）〜（３）のとおり、ダストを含む気体に微細液滴を噴霧することにより、フィルタの濾過面に付着したダストによるフィルタの圧力損失の要因をそれぞれ改善することによって、フィルタ７の濾過面に付着したダストによるフィルタ７の圧力損失を低減することができる。

ところで、ダストを含む気体への微細液滴を噴霧は、濾過運転開始から同時に行うのではなく（ダストの払い落とし運転を行った後は、所定時間、微細液滴の噴霧を中断し）、図４（ａ）に示すように、微細液滴Ｗの噴霧を行わずにフィルタ７の濾過面に所定のダスト層Ｌ１、Ｌ２を形成した後、微細液滴Ｗの噴霧を開始するようにする。
所定のダスト層Ｌ１、Ｌ２とは、微細液滴Ｗの噴霧による水分を含んだダストがフィルタ７に直接付着することがない厚さのダスト層を意味し、具体的には、１次ダスト層Ｌ１及び１次ダスト層Ｌ１に付着する２次ダスト層Ｌ２をいうが、通常、ダストの払い落とし運転を行った後に、数十秒〜数分程度の間、微細液滴の噴霧を中断することにより、このダスト層Ｌ１、Ｌ２を形成することができる。
なお、このための噴霧装置１０の制御も、制御機構２０によって行うようにする。
これにより、フィルタ７の濾過面に強固に固着しやすい微細液滴Ｗの噴霧による水分を含んだダストがフィルタ７に直接付着することを防止し、例えば、圧力気体によるダストの払い落としを良好に（微細液滴を噴霧しない場合と変わりなく）行うことができる。

このようにして、微細液滴Ｗの噴霧を行わずにフィルタ７の濾過面に所定のダスト層Ｌ１、Ｌ２を形成した後、噴霧装置１０による微細液滴Ｗの噴霧を開始し、図４（ｂ）に示すように、３次ダスト層Ｌ３として、比表面積径ｄｐｓの大きいダストＤ’をフィルタ７の濾過面に付着させることができる。
このとき、併せて大きな空隙Ｓが形成されることにより、ダストＤ’の空隙率εを増大させることができる。
そして、図４（ｃ）に示すように、圧力気体によるダストの払い落とし運転を行うことによって、１次ダスト層Ｌ１及び２次ダスト層Ｌ２の一部を残して、フィルタ７の濾過面からダストＤ’が払い落とすことができ、以下、同様にして、濾過運転を開始することができる。

図５に、一定量のダストを含む気体を濾過した場合の湿度（ダストを含む気体に微細液滴を噴霧することにより調整した湿度）とフィルタの濾過面に付着したダストによるフィルタの圧力損失との関係を示す。
図５からも明らかなように、低湿度範囲と比較して、高湿度範囲（湿度７０〜９５％程度、特に、湿度８５〜９５％の範囲）で、フィルタの濾過面に付着したダストによるフィルタの圧力損失（１０分間の圧力損失値の上昇速度）が低下すること（特に、湿度８５〜９５％の範囲で、０．１ｋＰａ／１０分と最低レベルになること）を確認した。

以上、本発明の集塵機について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、内面濾過式の集塵機（フィルタの内側から外側に向けてダストを含む気体を通過させて濾過を行い、気流を逆転させること（逆洗）によって、フィルタの濾過面に付着したダストを払い落とす方式の集塵機）にも適用することができる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の集塵機は、ダストを含む気体を改質することにより、エネルギ消費量を増大させることなく、フィルタの濾過面に付着したダストによるフィルタの圧力損失を低減し、集塵機の濾過能力を向上することができるという特性を有していることから、フィルタを用いた集塵機の用途に好適に用いることができる。
また、適用対象も、新規の集塵機のほか、既設の集塵機に対しても、噴霧装置、湿度計及び制御機構を配設することによって適用を可能にすることができる。

１集塵機
２筐体
３区画壁
４含塵空気導入室
５浄化空気室
７フィルタ
１０噴霧装置
１１２流体スプレーノズル
２０制御機構
Ｄダスト
Ｗ微細液滴

Claims

ダストを含む気体を濾過するフィルタを備えた集塵機の運転方法において、前記ダストを含む気体に微細液滴を噴霧した後、該気体を集塵機に導入することを特徴とする集塵機の運転方法。
集塵機に導入する気体の湿度が１００％未満の高湿度範囲になるように前記微細液滴を噴霧することを特徴とする請求項１記載の集塵機の運転方法。
前記微細液滴の噴霧を行わずにフィルタの濾過面に所定のダスト層を形成した後、前記微細液滴の噴霧を開始するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の集塵機の運転方法。
ダストを含む気体を濾過するフィルタを備えた集塵機において、前記ダストを含む気体に微細液滴を噴霧する噴霧装置と、集塵機に導入する気体の湿度が１００％未満の高湿度範囲になるように噴霧装置による微細液滴の噴霧量を調節する制御機構とを備えたことを特徴とする集塵機。
前記噴霧装置に、液体を気体流によって微細化する２流体スプレーノズルを用いたことを特徴とする請求項４記載の集塵機。