JP2014213304A - 除塵及びガス除去用集塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集塵装置によって処理する風量を低下させることなく、低圧力損失を実現し、微小粒子、ガス状物質を高効率で捕集可能な集塵システムを提供する。【解決手段】繊維径が50〜700nmの極細繊維７を集塵装置用バグフィルタ３ろ材に積層するとともに、該バグフィルタが設置された集塵装置の後段に、無機系材料と活性炭を混合したガス吸着用ハニカムフィルタ４を設置する。該バグフィルタで微小粒子を、該ハニカムフィルタでガス状物質を捕集することで、粒子とガスの高い捕集効率を同時に維持しつつ、集塵、除ガス装置の低圧力損失化が可能となる。バグフィルタ３は逆洗エア噴出装置５により、逆洗エアーによってろ材表面に付着した粉塵の払い落とし、ハニカムフィルタ４は再生洗浄処理により再生品として各々、再度の使用が可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、製鉄所関係の炉内やごみ焼却炉内などで製品生産や廃棄物処理が行われた際に発生する微小粒子やガス状物質の捕集システム、及び低圧力損失で省メンテナンスな集塵装置に関するものである。

製鉄所関係の炉やごみ焼却炉などから発生する微小粒子やガス状物質の発生量が、施設内の空調システムによって処理しきれない場合、大型の集塵装置を用いて大規模的に微小粒子やガス状物質の吸引処理を行う。

集塵装置に関して、装置のメンテナンスの手間を省く目的で、集塵装置内の除塵用フィルタは、再生可能なバグフィルタを用いることが多い。該バグフィルタの再生方法として、バグフィルタの空気流出側に圧縮空気のパルスを噴出する装置を設け、一定間隔をあけて継続的に該バグフィルタの空気流出側に圧縮空気やパルスを噴射し、該バグフィルタの空気流入側に付着した粉塵などを払い落とすことが一般的である。

また、集塵装置内に設置したバグフィルタのろ材繊維の目が荒い場合、微小粒子やガス状物質を捕集することが困難なため、該バグフィルタの後段に高性能フィルタやガス除去用フィルタを設置することがある。

特許文献１では、排ガスの処理にバグフィルタ、冷却装置、HEPAフィルタを用いた集塵システムについて記載されている。

特許文献２では、集塵機内にバグフィルタと活性炭層を設けて、廃棄物焼却炉やガス化溶融炉から排出される排ガスを除去する技術が記載されている。

特許文献３では、低圧力損失を維持しつつ、焼却炉排ガスを除去するために、セラミックフィルタを有する集塵装置について記載されている。

特開2010-227750 特開2003-33628 特開2000-210516

本発明では、集塵装置によって処理する風量を低下させることなく、低圧力損失を実現し、微小粒子、ガス状物質を高効率で捕集可能な集塵システムについて提案する。

上述した先行技術文献では、集塵装置による微小粒子やガス状物質の高捕集率化、あるいは、集塵装置の低圧力損失化に関する手法は提案されているものの、高捕集率化と低圧力損失化の両立については言及されていない。

吸引した粉塵などの捕集高効率化と、装置内の低圧力損失化は相反するものであり、微小粒子に対する捕集高効率の高いフィルタを集塵装置内に設置した場合、集塵装置内の圧力損失は増加することとなる。圧力損失の増加によって、集塵装置における吸引動力が通常以上に必要となり、集塵装置の稼動に必要な消費電力もあわせて増大することとなる。さらに、集塵装置内に捕集効率の高いフィルタを用いた場合、微小粒子がフィルタろ材繊維の深部に入り込み、圧縮空気のパルスの噴射による粉塵の払い落としが困難となり、圧力損失が上昇する。

一方で、捕集効率の低いフィルタを集塵装置内に用いた場合、微小粒子やガス状物質の漏えいが生じ、集塵装置外への流出を引き起こす。

下記より、集塵装置内におけるフィルタの高捕集率化と低圧力損失化の両立を実現し、且つフィルタの再生機能を利用して、廃棄物の発生を抑えた集塵システムについて説明していく。

本発明において提案する、逆エアー噴射装置５を設けた集塵装置１は、繊維径が50〜700nmの極細繊維を積層したバグフィルタ３と、その後段に活性炭と無機系物質を混合した再生洗浄可能なハニカムフィルタ４を設けたことを特徴とする。集塵装置１内に吸引された微小粒子はバグフィルタ３によって捕集され、ガス状物質はハニカムフィルタ４によって処理されることとなる。

バグフィルタ３では、粒子径1.0μm以上の微小粒子を99%以上捕集し、ハニカムフィルタ４では、細孔内に添着された反応薬剤による化学反応や物理吸着によって、硫黄酸化物や窒素酸化物、ダイオキシン類などの処理対象となるガス状物質を95%以上吸着分解処理する。

本発明において、集塵装置１によって吸引した微小粒子やガス状物質は、まずバグフィルタ３のろ材面を通過することとなる。バグフィルタ３によって捕集された粉塵などは、バグフィルタ３の空気流入側に堆積するものの、集塵装置１内に設置された逆洗エアー噴出装置５からバグフィルタ３の空気流出側に向けて噴出される逆洗エアーによって、バグフィルタ３のろ材表面上から払い落とされる。逆洗エアーは、一定の間隔をあけて継続的に噴射するため、バグフィルタ３のろ材表面上に付着した粉塵などが堆積することがなくなり、数年間メンテナンスフリーでバグフィルタ３による長時間除塵が可能となる。

バグフィルタ３に関して、基材層６となる織布や不織布製のろ布に、繊維径が50〜700nmの極細繊維層７を積層し、さらにその極細繊維層７の上に、カバー層８として織布や不織布製のろ布を積層することで、円筒袋状の多層構造除塵用バグフィルタを形成する。

バグフィルタ３を構成する各ろ材層において、基材層６、及びカバー層８は合成繊維製であり、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維などが使用され、各ろ材繊維層が構成される。

バグフィルタ３を構成する基材層６、及びカバー層８の構造や製造方法は特に限定されるものではないが、それぞれ繊維径が1〜50μm、繊維層の厚さが50μm〜2500μmを設け、集塵装置１内に吸引される空気、並びに噴出装置５から噴射される逆エアーの風圧に耐えうる強度が確保されている。

また、バグフィルタ３を構成する基材層６の表面、或いはカバー層８の間に積層される極細繊維層７は、繊維径が50〜700nmのろ材繊維層から構成される。該ろ材繊維は電界紡糸法、溶融メルトブロー法、スパンボンド法などから生成され、バグフィルタ３の基材層６に積層されることとなる。該極細繊維を構成する材料は特に限定されるものではないが、例えばポリエステルやポリアミド、ポリオレフィン、ポリフェニレンスルファイド、アラミドなどが挙げられる。

バグフィルタ３における基材層６と極細繊維層７、極細繊維層７とカバー層８の接着手法は特に限定されるものではないが、通風時の繊維層の剥離を防ぐために、接着剤や接着パウダーを各繊維層に塗布し、又は溶融法でそれぞれの繊維層を固着させることが望ましい。

バグフィルタ３によって捕集し切れなかったガス状物質は、バグフィルタ３を通り抜けた後、反応薬剤が添着されたハニカムフィルタ４層に到達し、ガス状物質はハニカムフィルタ４に捕集され、その表面上で化学反応、物理吸着をおこし、吸着、分解されることとなる。

ハニカムフィルタ４は無数のハニカム型の通気口から構成されており、通気口一つあたりの開口径は約1mm〜9mmからなる。該ハニカムフィルタは、処理風量に応じた個数を用意し、集塵装置内に1段以上直列して設置する。

ハニカムフィルタ４を構成する部材として、活性炭とゼオライトなどの無機材、バインダーを混合し、さらに吸着対象となるガスに対応した反応薬剤を添着する。ハニカムフィルタ４に展着する反応薬剤は、例えば酸性ガスの発生が多い現場では塩基性のNH4+、K+などの反応薬剤を、塩基性ガスの発生が多い現場では酸性のSO3H-、SO4-などの反応薬剤をハニカムフィルタ４に添着する。

また、ハニカムフィルタ４は再生洗浄可能であり、ハニカムフィルタ４のガス分解能力が破過容量に達した際、超臨界、超音波、水洗浄などの洗浄手法を用いて、ハニカムフィルタ４の素材の細孔内に堆積した汚染物を除去し、加熱処理、及び反応薬剤を塗布後、ハニカムフィルタ４を再生品として集塵装置１下流側に再度使用することが可能である。

本発明を実施することによって見込まれる効果として、第一に集塵装置内の低圧力損失化に伴う省電力化、第二に集塵装置内のバグフィルタとハニカムフィルタの２段構造による微小粒子とガス状物質の高効率捕集、第三に集塵装置の稼動に伴って出される廃棄物量の抑制が見込まれる。

集塵装置内の低圧力損失化に伴う省電力化に関して、集塵装置１内に設置されたバグフィルタ３は、繊維径が50〜700nmの極細繊維を積層しているため、該極細繊維のスリップフロー表面平滑性を利用することで、バグフィルタ３に対する通風時の風の抵抗を抑えて払い落とし性向上で、集塵装置の低圧力損失化が可能となる。併せて、ガス除去用のハニカムフィルタ４は、無数の通気口を有しているため通気性に優れ、ガス除去用に使用されている粒状活性炭フィルタや、繊維状のガス除去用フィルタろ過法と比べて、大幅な低圧力損失化をはかることが可能となる。

集塵装置１内にバグフィルタ３とハニカムフィルタ４を設置することで集塵装置１全体の低圧力損失化が図れるため、集塵装置１における吸引動力を低く抑えることができ、大幅な省電力化が見込める。

さらに、微小粒子とガス状物質の高効率捕集に関して、本発明では集塵装置１内にバグフィルタ３とハニカムフィルタ４を設置し、緻密構造を有した極細繊維を積層したバグフィルタ３によって微小粒子を捕集し、ガス状物質をハニカムフィルタ４によって分解処理を行う。バグフィルタ３では、集塵装置の運転開始直後から、粒子径1.0μm以上の微小粒子を99%以上捕集し、ハニカムフィルタでは、添着された反応薬剤による化学反応と物理吸着によって、硫黄酸化物や窒素酸化物、ダイオキシン類などのガス状物質を90%以上処理することができる。

バグフィルタ３で捕集しきれなかったガス状物質を後段のハニカムフィルタによって処理することで、集塵装置内から漏えいするガス状物質の排出量を抑制することができ、また、バグフィルタによって微小粒子などを捕集することによって、後段のハニカムフィルタの破損、性能劣化、早期目詰まりを防ぐことができる。

集塵装置の稼動に伴って出される廃棄物量の抑制に関して、バグフィルタ３とハニカムフィルタ４はともに再生可能であるため、集塵装置内のフィルタメンテナンスの手間を省くとともに、フィルタ交換の頻度を抑えることができるため、集塵装置１から出される使用済みフィルタの廃棄物量の抑制が可能となる。

バグフィルタ３は、逆洗エアー噴出装置５から発せられる逆洗エアーによって、ろ材表面に付着した粉塵などの払い落としが可能なため、継続的なフィルタの利用が可能であり、ハニカムフィルタ４は、洗浄処理によるガス処理能力の再生によって再度ガス除去用フィルタの利用が可能となる。

バグフィルタ３とハニカムフィルタを内蔵した集塵装置１ バグフィルタ４を構成するろ材繊維層の構成図 ガス除去用ハニカムフィルタ４の外形図

本発明を実施するために形態として、フィルタろ材に付着した粉塵などを逆洗エアーによって払い落とすことが可能な積層型円筒状バグフィルタ３、及びガス吸着用のハニカムフィルタ４、及び逆洗エアー噴出装置５を内蔵した集塵装置１を基本的構造とする。そのため、下記実施例に対して、集塵機、及び搭載されたフィルタの処理風量や形状、寸法が異なるとしても本発明の趣旨を変更するものではない。

ごみ焼却炉内から発生する微小粒子やガス状物質を、集塵装置１の排気口に取り付けられたブロワーを利用して装置内に吸引する。集塵装置１では、数十から数万㎥/minの風量を処理し、1μmの微小粒子を99％以上、及び有害なガス状物質を95%以上捕集する。

集塵装置１に吸引された微小粒子は、バグフィルタ３によって捕集されることとなる。バグフィルタ３は円筒形状を成している。全長0.5mから10m以下のバグフィルタ３は、集塵装置１内に同一形状で複数本設けられる。

逆洗エアー噴出装置５から噴出される逆洗エアーは、該装置に取り付けられたノズルから一度の噴射で0.05〜0.15秒間噴出し、数十秒〜数分の一定間隔をあけてバグフィルタ３の空気流出側に向けて継続的に噴射される。逆流エアーを受けることによって、バグフィルタ３の空気流入側に付着した粒子などは、ホッパー部９へ払い落とされることとなる。

集塵装置１内のバグフィルタ３の後段には、ガス除去用のハニカムフィルタ４が内蔵されており、バグフィルタ３に捕集されずに通り抜けたガス状物質、例えばNOx（窒素酸化物）、SOｘ（硫黄酸化物）、ダイオキシン類などの有害な酸性ガスなどは、ハニカムフィルタ４へ到達することとなる。ハニカムフィルタ４は、構成部材として活性炭が10〜70％と、セピオライト、セピオライトなどの無機材が30〜90％からなり、多孔質構造を有する。そして、該多孔質構造の表面上に、対象ガスの除去に適した反応薬剤が添着されることで、効果的に対象ガスを反応除去、もしくは吸着除去することが可能となる。例えばNOx（窒素酸化物）、SOｘ（硫黄酸化物）、ダイオキシン類などを除去する場合、塩基性の反応薬剤をハニカムフィルタ４の該多孔質構造上に添着する。

開口径が1mm〜9mmである無数のハニカム形状通気口１０を有したハニカムフィルタ９は、一つあたりの外形寸法が縦、及び横寸法30mm〜200mmであり、奥行きが50mm〜300mmの外観である。また、集塵装置１内に設置されるハニカムフィルタ４は、十分なガス処理効率を確保するために、１段以上直列させ、１段あたり縦、及び横へ複数個以上を並べて設置する。

ハニカムフィルタ４は、ハニカム形状の無数の通気口１０を有しているため、通気性に優れ、低い圧力損失が見込めるとともに、対象となるガス状物質を効果的に捕集する多孔質構造と、対象ガスと安定的に反応する反応薬剤の作用により、ガス状物質に対する高い除去機能を有する。

ハニカムフィルタ４に捕集物が蓄積し、十分なガス除去機能を維持できなくなってきたなら、水洗、超臨界洗浄法などによって、ハニカムフィルタ４の多孔質構造上に捕集した反応付着物を洗い流す。洗浄後、ハニカムフィルタ４に加熱再生処理を施し、改めて該多孔質構造の表面上に反応薬剤を添着することでハニカムフィルタ４の再使用が可能となる。

微小粒子やガス状物質が多量に発生する現場、例えば鉄鋼関連業界、セメント関連業界、製薬業界、化学関連業界、焼却炉関連設備協会、電炉業界、原子力関連設備業界、プラント設備などで本発明の活用が期待できる。

処理する風量が膨大であるほど、本発明の集塵装置を用いることによる低圧力損失化が見込め、電力消費量の大幅削減が見込める。さらに、本集塵装置におけるバグフィルタは逆洗エアーの活用によって自動再生可能であり、加えてハニカム型フィルタは洗浄によってガス状物質の処理能力が再生可能であるため、使用済みフィルタ、廃棄物発生量、並びにランニングコストの抑制につながる。

1…集塵装置 2…ハニカムフィルタチャンバー 3…バグフィルタ
4…ハニカムフィルタ 5…逆洗エアー噴出装置 6…基材層
7…極細繊維層 8…カバー層 9…ホッパー部
10…通気口
11…ハニカムフィルタ

Claims (1)

1. 極細繊維を積層したバグフィルタの後段に再生可能なガス処理用ハニカムフィルタを設置したことを特徴とする逆洗エアー噴出装置付きの除塵及びガス除去用集塵装置。