JP3101579B2

JP3101579B2 - 集塵方法および集塵機

Info

Publication number: JP3101579B2
Application number: JP09029151A
Authority: JP
Inventors: 晃和岩田
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1997-02-13
Filing date: 1997-02-13
Publication date: 2000-10-23
Anticipated expiration: 2017-02-13
Also published as: JPH10216439A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物、下水汚泥
などの焼却炉、焼却灰の溶融炉などの燃焼装置から排出
される高温排ガス中の含まれるダストを高温下にて除去
する集塵機の改良に関する。特に、濾過要素としてセラ
ミックフィルタを用い、このセラミックフィルタに蓄熱
される熱量を回収して活用しようとする集塵機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、セラミックフィルタを使用した集
塵装置は、セラミックの持つ耐熱性を活用して燃焼装置
の排ガス中のダストを高温下で捕集するものとして利用
されている。その１例を図３を参照して説明すると、こ
こで集塵機１は、ケーシング１１の内部にセラミックフ
ィルタ１２を収容し、その上方に上部室１３が設けら
れ、上部排出口１５を通じて煙突３に接続され、またセ
ラミックフィルタ１２の下方に下部室１４が設けられ、
下部送入口１６を通じて燃焼炉２の排気口に連通してい
る。そして、燃焼装置２から排出される高温排ガスは下
部送入口１６から集塵機１に送入され、内部のセラミッ
クフィルタ１２によって濾過され、排ガス中のダストは
除去され、除塵排ガスは、上部室１３、上部排出口１
５、煙突３を経て放出される。

【０００３】なお、このようなダスト除去操作を所定時
間、例えば、１０分〜１５分程度行い、捕集ダストがセ
ラミックフィルタ１２の表面に堆積してガス流の圧力損
失が大きくなったときに、ダスト除去操作を一時停止
し、高圧空気タンク５から逆洗用空気を上部室１３に供
給して、堆積したダストをフィルタ面から引き剥がして
落下させ、ダスト排出口１７から取り出す。かくして、
セラミックフィルタ１２の表面を逆洗によりリフレッシ
ュした後、当初のダスト除去操作に復帰するのである
が、実際の集塵装置の場合には、前記セラミックフィル
タ１２は、上記逆洗操作をブロック毎に順次個別に行う
ことができるように複数のブロックに区画されていて、
１ブロックで逆洗中でも他のブロックではダスト除去操
作を継続できるから、全体としてダスト除去操作が中断
されることはない。

【０００４】また、燃焼炉２の燃焼装置には、空気ブロ
ワ４から燃焼用空気が供給されるが、この燃焼用空気を
余熱する必要があるときには、適宜な熱交換装置４１、
例えば、シェルアンドチューブ式またはＵチューブ式熱
交換装置を用いて、除塵排ガスの熱量を燃焼用空気と熱
交換させ回収することで、集塵機１から取り出されたな
お相当に高温の除塵排ガスの持つ熱量を燃焼用空気側の
予熱に用いることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような集塵装置お
よび熱交換装置を含む１連のシステムにおいて、設備の
専有面積を可及的に少なくするための装置の小型化、お
よび燃料コストをさらに削減するための熱回収効率の向
上という課題があったが充分には対応できず、新しい技
術の開発が期待されていた。本発明は、上記の課題に対
応するためになされたものであり、フィルタ本体とと熱
交換用蓄熱体との共用化を図るとともに、圧力損失を増
加させることなく装置の小型化を可能とし、熱効率を最
高の状態に維持することが可能となる集塵方法と集塵機
を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の問題は、ケーシン
グ内にセラミックフィルタを配設した少なくとも１対の
第１集塵装置と第２集塵装置を用い、この第１集塵装置
において燃焼排ガスを送入してダスト除去操作を所定時
間行った後、燃焼排ガスの送入を第２集塵装置へ切り換
えてダスト除去操作を行う一方、第１集塵装置において
捕集ダストを逆洗して排出した後、燃焼用空気を送入
し、前記ダスト除去時に蓄熱した前記セラミックフィル
タを透過させて熱交換し、加熱空気として取り出すこと
により熱回収操作を行い、この熱回収操作と前記ダスト
除去操作とを、第１集塵装置と第２集塵装置において、
交互に切り換えながら繰り返すことを特徴とする集塵方
法、により解決することができる。

【０００７】また、同様に上記の問題は、ケーシング内
にセラミックフィルタを配設し、その上方に上部ガス口
を備えた上部室と、下方に下部ガス口を備えた下部室と
を配設した少なくとも１対の第１と第２の集塵装置から
なり、前記各上部ガス口は、煙道に連通する配管および
燃焼用空気ブロワに連通する配管に切換え弁を介して接
続され、前記各下部ガス口は、燃焼炉の排ガス配管およ
び燃焼装置に連通する燃焼用空気配管に切換え弁を介し
て接続されて、第１の集塵装置において排ガスのダスト
除去操作を行うとともに、第２の集塵装置において燃焼
用空気により熱回収操作を行い、かつその第１と第２の
集塵装置を交互に切り換えながら前記各操作を繰り返す
よう、各切換え弁を制御可能なものとしたことを特徴と
する集塵機、によっても解決することができる。

【０００８】また、本発明では、ケーシング内を縦方向
隔壁により２室に分割し、その各室にセラミックフィル
タを配設し、その上方に上部ガス口を備えた上部室と、
下方に下部ガス口を備えた下部室とを配設した１対の第
１と第２の集塵装置から形成される形態に具体化するこ
とができる。さらに、前記セラミックフィルタが、連通
流路を千鳥格子状に目封じしたセラミックハニカムフィ
ルタである形態に好適に具体化することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、図１を参照して、本発明の
集塵機および集塵方法の実施形態について説明する。本
発明における集塵機は、縦方向隔壁Ｗにより２室のケー
シング６０、７０に分割され、それぞれのケーシング６
０、７０内にはセラミックフィルタ６１、７１を配設
し、その上方に上部ガス口６３、７３を備えた上部室６
２、７２と、下方に下部ガス口６５、７５を備えた下部
室６４、７４とを配設した１対の第１集塵装置６と第２
集塵装置７からなる。

【００１０】そして、これら各上部ガス口６３、７３
は、煙突３に連通する配管および燃焼用空気ブロワ４に
連通する配管に切換え弁６６ａ、６６ｂおよび７６ａ、
７６ｂを介して接続され、また前記各下部ガス口６５、
７５は、燃焼炉２の排ガス配管および燃焼装置に連通す
る燃焼用空気配管に切換え弁６７ａ、６７ｂおよび７７
ａ、７７ｂを介して接続されている。

【００１１】そこで、このように構成された第１集塵装
置６と第２集塵装置７からなる集塵機において、切換え
弁６７ａを開、同６７ｂを閉、同６６ａを開、同６６ｂ
を閉とすることにより、燃焼炉２から排出される排ガス
は第１集塵装置６の下部室６４に送入され、セラミック
フィルタ６１においてダストが除去され、除塵した排ガ
スは上部室６２、切換え弁６６ａを経て、煙突３に導か
れ、そこで放出される。このようにして、第１集塵装置
６を用いた１連のダスト除去操作が行われるのである。

【００１２】そして、この第１集塵装置６でのダスト除
去操作が所定時間経したら、切換え弁６６ａと６７ａを
閉鎖するとともに、第２集塵装置の切換え弁７７ｂと７
６ｂを開いて、排ガスの送入を第１集塵装置から第２集
塵装置に切り換え、第１集塵装置のダスト除去操作を中
止する。

【００１３】そして、第１集塵装置側では、直ちに高圧
空気タンク５から弁５１ａを開いて高圧空気を第１集塵
装置６の上部室６２に送入し、濾過方向とは反対方向に
空気を透過させ、いわゆる逆洗浄を行う。かくして、セ
ラミックフィルタ１の濾過表面に堆積した捕集ダスト
は、内側から噴出する高圧空気によって払い落とされ、
前記濾過表面は清浄な状態に復帰することになる。な
お、払い落とされた捕集ダストは、ダスト取り出し口６
８から外部に取り出される。なお，この逆洗浄と払い落
としダストの取り出しに要する時間はほぼ５秒間程度あ
れば十分である。

【００１４】このように捕集ダストを取り除いた後、切
換え弁６６ｂ、６７ｂを開いて、燃焼用空気ブロワ４か
ら燃焼用空気を第１集塵装置６の上部室６２に送入し、
セラミックフィルタ５１中を透過させ、下部室６４を経
て燃焼炉２の燃焼装置に供給する。この場合、前記ダス
ト除去操作中にセラミックフィルタ５１が排ガスの熱量
を受け取り相当な温度上昇という形態で蓄熱しているの
で、このセラミックフィルタ５１内を透過する燃焼用空
気は熱伝達により温度が上昇して熱回収しつつ、燃焼炉
２の燃焼装置に供給されることになる。このようにし
て、第１集塵装置を用いて熱回収操作が行われるのであ
る。

【００１５】以上説明したように第１集塵装置６におい
て捕集ダストの取り出しと燃焼用空気による熱回収操作
が行われている間に、第１集塵装置６側の切換え弁６６
ａと６７ａを閉鎖するとともに、第２集塵装置７の切換
え弁７７ｂと７６ｂを開いて、排ガスの送入を第１集塵
装置６から第２集塵装置７に切り換えてられているの
で、第２集塵装置７において、第１集塵装置６における
場合と全く同様に排ガス中のダスト除去操作が進行する
のである。

【００１６】そして所要時間のダスト除去操作を行った
後、排ガスの送入を再度第２集塵装置７から第１集塵装
置６に切り換えて、第１集塵装置６でダスト除去を行う
ようにし、同時に、この第２集塵装置７では，上記の捕
集ダストの取り出しと燃焼用空気による熱回収操作を行
うようにすれば、第１と第２の集塵装置を交互に切り換
えながら前記各操作を繰り返す運転が継続できるのであ
る。

【００１７】ここにおいて、上記のダスト除去操作の所
要時間は適宜に定めることができるが、ダスト除去操作
中に、低温度のセラミックフィルタ６１または７１が排
ガスによって加熱され蓄熱するのであるから、セラミッ
クフィルタ６１または７１自体の温度が送入される排ガ
ス温度に近似するまでの最短時間で十分であり、それ以
上は蓄熱作用が期待できないから不必要である。この蓄
熱には、通常は３０秒間〜５分間程度のごく短時間でそ
の目的を達することができる。

【００１８】また、この実施形態の集塵機については、
縦方向隔壁Ｗにより区画された隣り合った第１と第２の
集塵装置から形成された事例をもって説明したが、本発
明はこのように隔壁Ｗにより区画されたものに限定され
るものではなく、それぞれを独立した形態に具体化する
ことができるのはいうまでもない。

【００１９】また、図１の集塵装置の下部ガス口６５、
７５には、ゲート式フィルタ６５ｆ、７５ｆが設けられ
ている。これは、熱回収して加熱された燃焼用空気が下
部室６４、７４に残留することがあり得るダストを巻き
込んで、燃焼装置に供給されるのを防止するためのもの
であり、フィルタ体を抜き差しすることで操作すること
ができる。なお、このようなゲート式フィルタ６５ｆ、
７５ｆを用いる他、下部ガス口６５、７５として、フィ
ルタ付きとフィルタ無しの２種類を準備して、適宜切り
換えて残留ダストの巻き込みを防止するようにしてもよ
い。

【００２０】さらに、前記セラミックフィルタとして、
切り欠き斜視図である図２に例示するような、ハニカム
形状のセラミック体からなるセラミックハニカムフィル
タ８を好ましく用いることができる。このセラミックハ
ニカムフィルタ８は、通気性のある多孔質セラミック、
例えば多孔質のコージライト質セラミックからなる柱状
体であって、図２のような角柱形状の他、円柱、楕円
柱、多角柱形状のものでもよい。この柱状体の一方の面
から対向面に通じる連通流路８１、８２が設けられてい
て、この連通粒路は、その断面形状は四角形、６角形、
円形、楕円形などであるが、一方端が交互に千鳥格子状
に目封じ材８１ａ、８２ａによって目封じされている。

【００２１】このようなセラミックハニカムフィルタ８
では、例えば、図２の連通流路８２の下方からガスを送
入すると、そのガスは流路８１、８２の隔壁を透過して
連通流路８１から上方に排出されることになり、この隔
壁を透過するときにガス中のダストが除去されるのであ
る。したがって、フィルタ特性は、連通流路のピッチ、
流路を形成する隔壁の気孔率、厚さなどを調節すること
によってを変化させることができるが、材質をコージラ
イト質セラミックとし、前記連通流路のピッチを１０〜
１５ｍｍ、流路を形成する隔壁の厚さを１〜２ｍｍに選
定すれば、熱衝撃に強く、蓄熱性がよく、さらにダスト
捕集性や圧力損失が劣化しにくいセラミックハニカムフ
ィルタとして、とくに好適なものとなる。

【００２２】次に本発明の技術的特長を説明する。（１）ダストの捕集と払い落としに優れている。本発明
ではセラミック製のフィルタを用いるので高温排ガスに
対して破損、変形、腐食などの損傷が生じることがな
い。また、ダスト除去時間が比較的短時間であって頻繁
に逆洗浄されるので、目詰まりすることがないからダス
ト捕集効率が低下しないとともに、堆積ダストがフィル
タ表面と絡み合う事も少ないので払い落としも容易であ
る。また、圧力損失が大きくなることもないから、濾過
面積の割りには透過ガス量を大きくできる利点がある。
さらに、熱回収時にも燃焼用空気が逆洗浄と同じ方向に
流れるので堆積ダストが更に払い落とされる利点があ
る。

【００２３】（２）蓄熱性と熱回収性に優れている。本
発明では、熱媒体としての高温排ガスまたは燃焼用空気
がそれぞれ、セラミックフィルタ内の微細な気孔を通過
するときに蓄熱または回収を行うのであるが、熱伝達面
積を極めて大きいので、蓄熱が迅速であり、また放熱し
易い。さらに、蓄熱のためのダスト除去操作と熱回収操
作とが短時間のうちに切り換えられ繰り返されるので、
排ガスが外部に余熱を放出することが少ないから、熱交
換効率においても優れおり、従来の熱交換器の熱回収率
（燃焼用空気の熱量／燃焼炉出口の排ガスの熱量）が３
５％であるのに対して、本発明では約４５％程度の回収
率が得られた。

【００２４】

【実施例】次に、下水汚泥焼却炉を対象として、図１に
示す本発明の集塵機を用いてダスト除去操作および熱回
収操作を行った結果を、以下にその運転条件等とともに
示す。下水汚泥としては、高分子凝集剤を添加しベルト
プレス脱水機で脱水した脱水汚泥（水分７５〜８０％、
発熱量４５００Ｋｃａｌ／Ｋｇ−ＤＳ）を一旦ホッパに
貯溜し、これを１軸ネジポンプにより処理量２０ｔ／日
の流動焼却炉で焼却処理した。汚泥供給量は時間当たり
約８００Ｋｇで、その場合の供給された燃焼用空気量
は、１６００Ｎｍ³／ｈであり、排出された排ガスを以
下の集塵機によりダスト除去と熱回収を行った。

【００２５】この実施例の集塵機では、ケーシング６
０、７０を隔壁Ｗによりほぼ左右対称に２室に分割し、
各室内にセラミックフィルタ６１、７１として、ハニカ
ムセルピッチ１０ｍｍ、セル厚さ１．２ｍｍの千鳥格子
状に目封じしたセラミックハニカムフィルタを複数個組
み合わせて用いた。この場合、１室当たりのフィルタ濾
過面積は約１００ｍ³であった。そして、各上部室６
２、７２の上部ガス口６３、７３、および下部室６４、
７４の下部ガス口６５、７５には、それぞれ切り換え弁
６６ａ、ｂ、７６ａ、ｂ、６７ａ、ｂ、７７ａ、ｂが接
続され、一方のセラミックフィルタでダスト除去操作を
行い、同時に他方のセラミックフィルタで熱回収操作を
行うよう構成されている。

【００２６】この集塵機に送入される燃焼排ガスは、ガ
ス温度が焼却炉出口で約８００℃であり、排ガス量が２
７００Ｎｍ³／ｈ、排ガス中のダスト濃度が２５ｇ／Ｎ
ｍ³−ＤＧであった。また、ダスト除去操作と熱回収操
作との切換え間隔は６０秒間隔とし、熱回収操作のタイ
ムサイクルは、逆洗−ダスト排出に５秒、燃焼用空気の
流通時間を５５秒とした。

【００２７】このような実施例の集塵機に対して、実施
例のものと同サイズのケーシング内に集塵専用のセラミ
ックハニカムフィルタ（濾過面積は実施例の２倍に相当
する）を収容した集塵機と、セルアンドチューブ式熱交
換器を図３に示すよう併設したものを比較例とした。

【００２８】この結果、この実施例の場合は、焼却炉出
口で２５ｇ／Ｎｍ³−ＤＧであったダスト濃度が、集塵
機出口において０．０１ｇ／Ｎｍ³−ＤＧになるまでダ
ストが除去され、この集塵効率は９９．９％以上が得ら
れた。この値は比較例の通常の集塵機の場合と同レベル
であった。

【００２９】また、集塵機前後の圧力損失を比較する
と、逆洗操作を１０〜１５分間隔で行う比較例の場合
は、逆洗直後約２８０ｍｍＡｑ、逆洗直前約３００ｍｍ
Ａｑ、平均２９０ｍｍＡｑであったのに較べ、実施例の
場合は、この６０分の間に６０回の逆洗が行われるので
第１回逆洗直後と６０回目の逆洗直前の値で比較する
と、第１回逆洗直後２３０ｍｍＡｑ、６０回目逆洗直前
２３０ｍｍＡｑ、平均２３０ｍｍＡｑであって、濾過面
積が比較例の約１／２にすぎないのに、圧力損失におい
ても比較例の約２０％減という低圧損であることが分か
った。

【００３０】さらに、機器設置・占有スペースを比較す
ると、実施例の場合は２５００Ｗ×２５００Ｌ（ｍｍ）
程度に納めることができるのに対して、比較例の場合は
２５００Ｗ×５０００Ｌ（ｍｍ）程度を必要とするの
で、全体として約１／２に削減できることが分かった。
また、熱回収効率を比較すると、実施例の場合には７０
０℃程度に加熱された燃焼用空気を得ることができ、焼
却炉のための補助燃料使用量は、比較例では７５〜８０
ｌ／ｈであるのに較べて、実施例では２５ｌ／ｈ程度と
なって、約１／３までの節約が可能となった。

【００３１】

【発明の効果】本発明の集塵方法および集塵機は、以上
に説明したように構成されているので、セラミックフィ
ルタをダスト除去フィルタおよび熱回収用蓄熱体として
交互に利用することにより、集塵兼熱交換装置の小型化
を可能とするとともに、熱回収効率をさらに向上させる
ことができる。また、圧力損失が少ないので、排ガス処
理量を増やすこともできるという優れた効果がある。よ
って本発明は従来の問題点を解消した集塵方法および集
塵機として、その工業的価値は極めて大なるものがあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態と実施例を説明するためのフ
ロー略図。

【図２】ハニカムフィルタを示す一部切り欠き斜視図。

【図３】従来の集塵装置を示すフロー略図。

【符号の説明】

２燃焼炉、３煙突、４空気ブロワ、５高圧空気
タンク、６第１集塵装置、７第２集塵装置、６０、
７０ケーシング、６１、７１セラミックフィルタ、
６２、７２上部室、６３、７３上部ガス口、６４、
７４下部室、６５、７５下部ガス口、６６ａ、６６
ｂ、７６ａ、７６ｂ６７ａ、６７ｂ、７７ａ、７７ｂ
切換え弁

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシング内にセラミックフィルタを配設
した１対の第１集塵装置と第２集塵装置を用い、この第
１集塵装置において燃焼排ガスを送入してダスト除去操
作を所定時間行った後、燃焼排ガスの送入を第２集塵装
置へ切り換えてダスト除去操作を行う一方、第１集塵装
置において捕集ダストを逆洗して排出した後、燃焼用空
気を送入し、前記ダスト除去時に蓄熱した前記セラミッ
クフィルタを透過させて熱交換し、加熱空気として取り
出すことにより熱回収操作を行い、この熱回収操作と前
記ダスト除去操作とを、第１集塵装置と第２集塵装置に
おいて、交互に切り換えながら繰り返すことを特徴とす
る集塵方法。
【請求項２】ケーシング内にセラミックフィルタを配設
し、その上方に上部ガス口を備えた上部室と、下方に下
部ガス口を備えた下部室とを配設した１対の第１と第２
の集塵装置からなり、前記各上部ガス口は、煙道に連通
する配管および燃焼用空気ブロワに連通する配管に切換
え弁を介して接続され、前記各下部ガス口は、燃焼炉の
排ガス配管および燃焼装置に連通する燃焼用空気配管に
切換え弁を介して接続されていて、第１の集塵装置に排
ガスを通過させてダスト除去操作を行うとともに、第２
の集塵装置に燃焼用空気を通過させて熱回収操作を行
い、かつその第１と第２の集塵装置を交互に切り換えな
がら前記各操作を繰り返すよう、各切換え弁を制御可能
なものとしたことを特徴とする集塵機。
【請求項３】ケーシング内を縦方向隔壁により２室に分
割し、その各室にセラミックフィルタを配設し、その上
方に上部ガス口を備えた上部室と、下方に下部ガス口を
備えた下部室とを配設した１対の第１と第２の集塵装置
からなる請求項２に記載の集塵機。
【請求項４】セラミックフィルタが、連通流路を千鳥格
子状に目封じしたセラミックハニカムフィルタである請
求項２または３に記載の集塵機。