JP3564194B2 - 触媒化セラミックフィルタの再生方法 - Google Patents
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- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、軽油、Ａ重油、Ｂ重油及びＣ重油を燃料として使用するディーゼルエンジンの排ガスや、その他の燃焼装置からの排ガスの浄化処理に適用される脱硝触媒化セラミックフィルタの再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排ガスの除塵及び脱硝のため、排ガスを脱硝触媒化セラミックフィルタを通過させる。このような脱硝触媒化セラミックフィルタによるガスの処理態様を図３に示してある。
【０００３】
図３の（ａ）図に示すように、排ガスは触媒化セラミックフィルタモジュール３の外側から流入して内側に抜け上部の開口部を通って排気ダクトへ流出してゆく。このとき、フィルタ中をガスが通過してダストがろ過されると同時にフィルタに付着されている脱硝触媒の作用により窒素酸化物が還元される。
【０００４】
ダストは、図３の（ｂ）図に示すようにフィルタの外側の面に層として形成される。このようにフィルタとして使用しているうちに目詰りが徐々に進行し通気抵抗が高くなり稼動が困難になる。このような圧損増加の状況を防ぐために、従来は、フィルタに付着した閉塞物質を圧縮空気でパルシング（瞬間噴射による逆洗）して圧損回復を行なっていた。
【０００５】
すなわち、図３の（ａ）図に示すように、フィルタモジュール３のガス出口のベンチュリ管に向けて配置されたパルシング用空気ノズルより瞬間噴射される圧縮空気の流れによってフィルタモジュール３の外面に付着したダスト層を払い落とすことによりフィルタモジュール３における極端な圧力損失の増加を防いでいる。
【０００６】
しかし、ダストの一部はフィルタの内部まで徐々に侵入し、このようなパルシング用空気ノズルからの空気流で払い落とし操作を行なっても圧損を低めに抑えておくことが困難となってゆく。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記した触媒化セラミックフィルタにおける圧損の上昇の原因であるダストには、場合によっては粘着性を有する未燃炭素も含まれており、これがフィルタに直接付着するとダスト自体の粘着性の為にフィルタに強固に付着して了い、通常のダスト払い落とし操作では落としきれなくなる。
【０００８】
また、ディーゼルエンジン排ガスの場合、未燃炭素を含むダスト粒子はサブミクロンオーダ程度に細かく、フィルタ内部まで侵入することもあり、これらの影響としてセラミックフィルタ表面に形成した脱硝触媒面が覆われて触媒としての機能が大幅に低下するようになる。
【０００９】
これを解決する方法として、ダストの主成分が未燃炭素である点に着目してこの炭素分を焼き切ることが考えられる。しかし、フィルタ自体をあまり高い温度で処理すると触媒担体として使用しているチタニアの結晶形態が変質して触媒としての有効比表面積が極端に低下してしまうので５００℃以下での処理が大前提となる。
【００１０】
本発明は、触媒機能を低下させることなく、フィルタ内部まで侵入した未燃炭素分を含むダストを除去し圧損上昇を防止可能とした排ガス処理用の触媒化セラミックフィルタの再生方法を提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
再生すべき触媒化セラミックフィルタの温度が５００℃以上にならないようにしてフィルタに付着した炭素を燃焼させる方法として種々検討した結果、次のような「おき燃焼」を起こすことによって未燃炭素の消去が可能であることを確認した。
【００１２】
酸化反応が比較的速く進行し高熱と光を伴う現象を「燃焼」といい、該反応が瞬時に起きるものを「爆発」というが、これに対し非常にゆっくりと酸化反応を起こすものを「おき燃焼」という。
【００１３】
この「おき燃焼」は、速度の早い酸化反応としての燃焼が高温度と光を伴なうのに対して、緩やかな酸化反応を起こすことによって光も伴なわず高温にもならずに炭素分がなくなる現象である。
【００１４】
本発明による触媒化セラミックフィルタの再生方法ではフィルタに付着した未燃炭素を含むダストをこの「おき燃焼」によって除去しようとするものである。このような「おき燃焼」を起こさせるため、本発明では、再生すべき触媒化セラミックフィルタを排ガス浄化工程から再生工程に切り替えて８０〜２００℃に加温された空気もしくは酸素を５〜２０％含む燃焼排ガスをダストの付着したフィルタに通気することによって炭素分の除去を行う。
【００１５】
なお、この場合のガスの供給速度は、対象とする触媒化セラミックフィルタに対応してケース・バイ・ケースで適宜の値に設定する。
【００１６】
【作用】
前記したように、ダストで閉塞しかかったフィルタに対し８０〜２００℃で酸素を５〜２０％含むガス、例えば空気または酸素を５〜２０％含む燃焼排ガスを圧損が大きくならない程度に通気することによってダスト中の未燃炭素が酸素とゆっくりと酸化反応を起こし未燃炭素が除去される。この時、このガスとの接触時間を長くすれば１００％燃やし切ることも容易に可能となる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明による触媒化セラミックフィルタの再生方法の一実施の態様を添付図面を用いて具体的に説明する。Ｃ重油を使用する発電用ディーゼルエンジンの排ガス処理のために触媒化セラミックフィルタを使用し除じん及び脱硝を行う排ガス処理装置におけるフィルタに対し本発明によるフィルタの再生方法を実施した。
【００１８】
この排ガス処理装置は、フィルタの総数を最低必要数の１０％余分量を保有し、常に全フィルタの１０％分がパルシングによるフィルタ再生処理を受ける方式として計画した。初期の脱硝率の１０％低下時点で再生を行なう運転シークエンスとして約２０時間の運転後、パルシングによる再生操作を２時間行っている。その場合のフロー図を図１及び図２に示してある。
【００１９】
まず図１において、１１はディーゼルエンジン、４１は該エンジンから排出されるエンジン排ガス、１０は触媒化セラミックフィルタを内蔵している脱硝触媒化セラミックフィルタハウス、１４は脱硝触媒化セラミックフィルタハウス１０の入口直前で吹き込まれるアンモニアガスを示している。
【００２０】
４２は前記触媒化セラミックフィルタにより浄化された浄化排ガス、１３は燃焼排ガス導入ダクト１により再度脱硝触媒化セラミックフィルタハウス１０の入口側に導かれる再生用燃焼排ガス、１２は触媒化セラミックフィルタの出口側から逆洗のためパルシングする圧縮空気である。
【００２１】
以上の構成をもつディーゼルエンジンの排ガス処理システムにおいて、ディーゼルエンジン１１の排ガス４１は脱硝触媒化セラミックフィルタを充てんしたフィルタハウス１０に導入されここで除じんされながら直前で吹き込まれたアンモニアガス１４によってフィルタ上の触媒の存在下で排ガス４１中の窒素酸化物が窒素に還元される。
【００２２】
その後、浄化された排ガス４２は一部１３が再生用燃焼排ガス導入ダクト１に分岐されて再生用の酸素含有加温ガスとして再度フィルタハウス１０内に戻しが可能となっている。
【００２３】
脱硝触媒化セラミックフィルタハウス１０の内部構造の概念が図２に示してある。脱硝触媒化セラミックフィルタハウス１０の内部は、図２のようにそれぞれが触媒化セラミックフィルタ３を有する例えば１０の区画に仕切られており、各区画毎に入口側には前記したエンジン排ガス４１および再生用燃焼排ガス１３が切換えて吹き込まれるようになっている。
【００２４】
また、出口側には再生時に各区画の触媒化セラミックフィルタ３をパルシングするように圧縮空気を吹き込み、さらに該出口から一括して浄化ガスを排気できるよう図示していないダクトが連結されている。なお、各区画のダクトにはそれぞれ切替えダンパ２が設けられている。
【００２５】
脱硝触媒化セラミックフィルタハウス１０は前記したように１０区画構造で、そのうちの１区画で再生が行われ、残る９区画で排ガスの浄化を行う。この再生が行われる区画はタイマーによって一定時間毎に切り替わる方式としてある。なお、ここでは、再生の為のガスとして前記したように燃焼排ガス１３（１５０〜２００℃、Ｏ２ 濃度１３％）を使用している。
【００２６】
再生用燃焼排ガス１３は、その温度が「おき燃焼」に適した温度域８０〜２００℃を超える場合には該ダクト１の途中から希釈用の空気を取り入れ適温となるように冷却する必要があり、また該温度より低い場合には逆に加温してやる必要がある。図１および２ではこれらの希釈用空気供給口および加温手段については図示を省略してある。
【００２７】
【発明の効果】
従来の圧縮空気による定期的なパルシングのみではフィルタ外表面のダスト層を払い落とす効果のみしか得られなかったが、排ガス浄化工程から再生工程に切り替えられた再生すべき触媒化セラミックフィルタに、８０〜２００℃で酸素を５〜２０％含むガスを徐々に通気するようにした本発明の再生方法を適用することによりフィルタ内部まで侵入した未燃炭素分がほぼ１００％除去可能となりこれに伴って脱硝性能を大きく低下させることなく目標性能を長期に亘って維持することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による再生方法を適用するディーゼルエンジン排ガス処理システムのフロー図。
【図２】
本発明による再生方法を適用するフィルタハウスの構成を示す説明図。
【図３】
セラミックフィルタの従来の再生方法を示す説明図で、（ａ）はフィルタモジュールに対するパルシング用空気ノズルの配置状況を示す図面、（ｂ）はフィルタモジュールに対するダストの付着状況を示す断面図。
【符号の説明】
１ 再生用燃焼排ガス導入ダクト
２ 再生用燃焼排ガス導入ダクトの切換ダンパ
３ 触媒化セラミックフィルタ
１０ 脱硝触媒化セラミックフィルタハウス
１１ ディーゼルエンジン
１２ パルシング用の圧縮空気
１３ 再生用燃焼排ガス
１４ アンモニアガス
４１ エンジン排ガス
４２ 浄化排ガス
【産業上の利用分野】
本発明は、軽油、Ａ重油、Ｂ重油及びＣ重油を燃料として使用するディーゼルエンジンの排ガスや、その他の燃焼装置からの排ガスの浄化処理に適用される脱硝触媒化セラミックフィルタの再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排ガスの除塵及び脱硝のため、排ガスを脱硝触媒化セラミックフィルタを通過させる。このような脱硝触媒化セラミックフィルタによるガスの処理態様を図３に示してある。
【０００３】
図３の（ａ）図に示すように、排ガスは触媒化セラミックフィルタモジュール３の外側から流入して内側に抜け上部の開口部を通って排気ダクトへ流出してゆく。このとき、フィルタ中をガスが通過してダストがろ過されると同時にフィルタに付着されている脱硝触媒の作用により窒素酸化物が還元される。
【０００４】
ダストは、図３の（ｂ）図に示すようにフィルタの外側の面に層として形成される。このようにフィルタとして使用しているうちに目詰りが徐々に進行し通気抵抗が高くなり稼動が困難になる。このような圧損増加の状況を防ぐために、従来は、フィルタに付着した閉塞物質を圧縮空気でパルシング（瞬間噴射による逆洗）して圧損回復を行なっていた。
【０００５】
すなわち、図３の（ａ）図に示すように、フィルタモジュール３のガス出口のベンチュリ管に向けて配置されたパルシング用空気ノズルより瞬間噴射される圧縮空気の流れによってフィルタモジュール３の外面に付着したダスト層を払い落とすことによりフィルタモジュール３における極端な圧力損失の増加を防いでいる。
【０００６】
しかし、ダストの一部はフィルタの内部まで徐々に侵入し、このようなパルシング用空気ノズルからの空気流で払い落とし操作を行なっても圧損を低めに抑えておくことが困難となってゆく。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記した触媒化セラミックフィルタにおける圧損の上昇の原因であるダストには、場合によっては粘着性を有する未燃炭素も含まれており、これがフィルタに直接付着するとダスト自体の粘着性の為にフィルタに強固に付着して了い、通常のダスト払い落とし操作では落としきれなくなる。
【０００８】
また、ディーゼルエンジン排ガスの場合、未燃炭素を含むダスト粒子はサブミクロンオーダ程度に細かく、フィルタ内部まで侵入することもあり、これらの影響としてセラミックフィルタ表面に形成した脱硝触媒面が覆われて触媒としての機能が大幅に低下するようになる。
【０００９】
これを解決する方法として、ダストの主成分が未燃炭素である点に着目してこの炭素分を焼き切ることが考えられる。しかし、フィルタ自体をあまり高い温度で処理すると触媒担体として使用しているチタニアの結晶形態が変質して触媒としての有効比表面積が極端に低下してしまうので５００℃以下での処理が大前提となる。
【００１０】
本発明は、触媒機能を低下させることなく、フィルタ内部まで侵入した未燃炭素分を含むダストを除去し圧損上昇を防止可能とした排ガス処理用の触媒化セラミックフィルタの再生方法を提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
再生すべき触媒化セラミックフィルタの温度が５００℃以上にならないようにしてフィルタに付着した炭素を燃焼させる方法として種々検討した結果、次のような「おき燃焼」を起こすことによって未燃炭素の消去が可能であることを確認した。
【００１２】
酸化反応が比較的速く進行し高熱と光を伴う現象を「燃焼」といい、該反応が瞬時に起きるものを「爆発」というが、これに対し非常にゆっくりと酸化反応を起こすものを「おき燃焼」という。
【００１３】
この「おき燃焼」は、速度の早い酸化反応としての燃焼が高温度と光を伴なうのに対して、緩やかな酸化反応を起こすことによって光も伴なわず高温にもならずに炭素分がなくなる現象である。
【００１４】
本発明による触媒化セラミックフィルタの再生方法ではフィルタに付着した未燃炭素を含むダストをこの「おき燃焼」によって除去しようとするものである。このような「おき燃焼」を起こさせるため、本発明では、再生すべき触媒化セラミックフィルタを排ガス浄化工程から再生工程に切り替えて８０〜２００℃に加温された空気もしくは酸素を５〜２０％含む燃焼排ガスをダストの付着したフィルタに通気することによって炭素分の除去を行う。
【００１５】
なお、この場合のガスの供給速度は、対象とする触媒化セラミックフィルタに対応してケース・バイ・ケースで適宜の値に設定する。
【００１６】
【作用】
前記したように、ダストで閉塞しかかったフィルタに対し８０〜２００℃で酸素を５〜２０％含むガス、例えば空気または酸素を５〜２０％含む燃焼排ガスを圧損が大きくならない程度に通気することによってダスト中の未燃炭素が酸素とゆっくりと酸化反応を起こし未燃炭素が除去される。この時、このガスとの接触時間を長くすれば１００％燃やし切ることも容易に可能となる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明による触媒化セラミックフィルタの再生方法の一実施の態様を添付図面を用いて具体的に説明する。Ｃ重油を使用する発電用ディーゼルエンジンの排ガス処理のために触媒化セラミックフィルタを使用し除じん及び脱硝を行う排ガス処理装置におけるフィルタに対し本発明によるフィルタの再生方法を実施した。
【００１８】
この排ガス処理装置は、フィルタの総数を最低必要数の１０％余分量を保有し、常に全フィルタの１０％分がパルシングによるフィルタ再生処理を受ける方式として計画した。初期の脱硝率の１０％低下時点で再生を行なう運転シークエンスとして約２０時間の運転後、パルシングによる再生操作を２時間行っている。その場合のフロー図を図１及び図２に示してある。
【００１９】
まず図１において、１１はディーゼルエンジン、４１は該エンジンから排出されるエンジン排ガス、１０は触媒化セラミックフィルタを内蔵している脱硝触媒化セラミックフィルタハウス、１４は脱硝触媒化セラミックフィルタハウス１０の入口直前で吹き込まれるアンモニアガスを示している。
【００２０】
４２は前記触媒化セラミックフィルタにより浄化された浄化排ガス、１３は燃焼排ガス導入ダクト１により再度脱硝触媒化セラミックフィルタハウス１０の入口側に導かれる再生用燃焼排ガス、１２は触媒化セラミックフィルタの出口側から逆洗のためパルシングする圧縮空気である。
【００２１】
以上の構成をもつディーゼルエンジンの排ガス処理システムにおいて、ディーゼルエンジン１１の排ガス４１は脱硝触媒化セラミックフィルタを充てんしたフィルタハウス１０に導入されここで除じんされながら直前で吹き込まれたアンモニアガス１４によってフィルタ上の触媒の存在下で排ガス４１中の窒素酸化物が窒素に還元される。
【００２２】
その後、浄化された排ガス４２は一部１３が再生用燃焼排ガス導入ダクト１に分岐されて再生用の酸素含有加温ガスとして再度フィルタハウス１０内に戻しが可能となっている。
【００２３】
脱硝触媒化セラミックフィルタハウス１０の内部構造の概念が図２に示してある。脱硝触媒化セラミックフィルタハウス１０の内部は、図２のようにそれぞれが触媒化セラミックフィルタ３を有する例えば１０の区画に仕切られており、各区画毎に入口側には前記したエンジン排ガス４１および再生用燃焼排ガス１３が切換えて吹き込まれるようになっている。
【００２４】
また、出口側には再生時に各区画の触媒化セラミックフィルタ３をパルシングするように圧縮空気を吹き込み、さらに該出口から一括して浄化ガスを排気できるよう図示していないダクトが連結されている。なお、各区画のダクトにはそれぞれ切替えダンパ２が設けられている。
【００２５】
脱硝触媒化セラミックフィルタハウス１０は前記したように１０区画構造で、そのうちの１区画で再生が行われ、残る９区画で排ガスの浄化を行う。この再生が行われる区画はタイマーによって一定時間毎に切り替わる方式としてある。なお、ここでは、再生の為のガスとして前記したように燃焼排ガス１３（１５０〜２００℃、Ｏ２ 濃度１３％）を使用している。
【００２６】
再生用燃焼排ガス１３は、その温度が「おき燃焼」に適した温度域８０〜２００℃を超える場合には該ダクト１の途中から希釈用の空気を取り入れ適温となるように冷却する必要があり、また該温度より低い場合には逆に加温してやる必要がある。図１および２ではこれらの希釈用空気供給口および加温手段については図示を省略してある。
【００２７】
【発明の効果】
従来の圧縮空気による定期的なパルシングのみではフィルタ外表面のダスト層を払い落とす効果のみしか得られなかったが、排ガス浄化工程から再生工程に切り替えられた再生すべき触媒化セラミックフィルタに、８０〜２００℃で酸素を５〜２０％含むガスを徐々に通気するようにした本発明の再生方法を適用することによりフィルタ内部まで侵入した未燃炭素分がほぼ１００％除去可能となりこれに伴って脱硝性能を大きく低下させることなく目標性能を長期に亘って維持することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による再生方法を適用するディーゼルエンジン排ガス処理システムのフロー図。
【図２】
本発明による再生方法を適用するフィルタハウスの構成を示す説明図。
【図３】
セラミックフィルタの従来の再生方法を示す説明図で、（ａ）はフィルタモジュールに対するパルシング用空気ノズルの配置状況を示す図面、（ｂ）はフィルタモジュールに対するダストの付着状況を示す断面図。
【符号の説明】
１ 再生用燃焼排ガス導入ダクト
２ 再生用燃焼排ガス導入ダクトの切換ダンパ
３ 触媒化セラミックフィルタ
１０ 脱硝触媒化セラミックフィルタハウス
１１ ディーゼルエンジン
１２ パルシング用の圧縮空気
１３ 再生用燃焼排ガス
１４ アンモニアガス
４１ エンジン排ガス
４２ 浄化排ガス
Claims (1)
- 排ガス中のダスト及び窒素酸化物を除去するための触媒化セラミックフィルタに付着したダストを除去して同セラミックフィルタを再生する方法において、再生すべき触媒化セラミックフィルタを排ガス浄化工程から再生工程に切り替えて、８０〜２００℃で酸素を５〜２０％含むガスを通気し同フィルタに付着したダスト中の未燃炭素を酸化反応させることを特徴とする触媒化セラミックフィルタの再生方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11976495A JP3564194B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 触媒化セラミックフィルタの再生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11976495A JP3564194B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 触媒化セラミックフィルタの再生方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08309151A JPH08309151A (ja) | 1996-11-26 |
| JP3564194B2 true JP3564194B2 (ja) | 2004-09-08 |
Family
ID=14769611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11976495A Expired - Fee Related JP3564194B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 触媒化セラミックフィルタの再生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3564194B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7896956B2 (en) * | 2006-11-30 | 2011-03-01 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method for regenerating filter and apparatus thereof |
| JP5525343B2 (ja) * | 2010-06-18 | 2014-06-18 | 川崎重工業株式会社 | ガス化炉の運転方法及び運転システム |
| JP5761932B2 (ja) * | 2010-06-22 | 2015-08-12 | 電源開発株式会社 | フィルタ装置の再生方法及びフィルタ装置の再生システム |
-
1995
- 1995-05-18 JP JP11976495A patent/JP3564194B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08309151A (ja) | 1996-11-26 |
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