JP3597746B2 - ガスフィルターの逆洗方法およびガスフィルター装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物焼却炉、焼却灰の溶融炉等にて発生するダストを含む高温の排ガスを処理するガスフィルター装置にかかるものであって、そのガスフィルターに付着蓄積されるダストを効率よく除去できるようにするガスフィルターの逆洗方法およびガスフィルター装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、廃棄物焼却炉や焼却灰などから発生するダストを含む排ガスを集塵する際には、主として電気集塵機もしくはバグフィルターが用いられてきた。しかし、近年になって、電気集塵機ではダイオキシンが再合成されるなどの問題点が指摘され、バグフィルターが多用されるようになってきている。ところが、このバグフィルターを用いる場合、耐熱性に限界があることから、排ガスをバグフィルターに導入する前にその温度を１５０℃〜２００℃程度に減温することが必要になる。
【０００３】
ところで、最近、高温ガスに対しても適用可能なフィルターとして耐熱性を有する多孔質のセラミックフィルターが開発され、実用に供されている。このセラミックフィルターは、固体で１０〜２０μｍの貫通孔を持ち、この中に排ガスを通過させることによってその排ガス中のダストを除去するもので、その形状としては棒状、平板状など任意のものを製造することが可能である。
【０００４】
そこで、このようなセラミックフィルターを用いて高温排ガス中のダストを除去するガスフィルター装置が開発され、本出願人によって特願平１０−３３０５６８号ならびに特願平１１−３７３０４号で提案されている。
【０００５】
図７に、先出願のガスフィルター装置の水平断面図（ａ）および外形（左半部）並びに垂直断面図（右半部）（ｂ）が示され、図８に図７（ａ）の部分拡大図（ａ）および図７（ｂ）の部分拡大図（Ｐ部拡大図）（ｂ）が示されている。
【０００６】
この先出願のガスフィルター装置５１では、円筒状の胴部を有する外筒５２とその外筒５２の内側に同心円状に設けられる円筒状の内筒５３とを有するケーシング５４を備えている。このケーシング５４には、外筒５２と内筒５３とに囲まれた内部空間を画成するために、上部に蓋体５５が、下部に断面逆三角形状の環状ホッパ５６がそれぞれ設けられ、前記蓋体５５の一部に排ガスを導入するガス導入口５７が開口されている。同様に、内筒５３の内部空間を画成するために、下部に蓋体５８が設けられるとともに、上部に清浄ガスを導出するガス導出口５９が設けられている。なお、図には明示されていないが、環状ホッパ５６の下部にはダスト搬出用のコンベア（例えばスクリューコンベア）が配されている。
【０００７】
前記外筒５２と内筒５３との間には複数個の円筒状（もしくは角筒状）のセラミックフィルター６０が配されている。これらセラミックフィルター６０は、内筒５３の中心軸を中心として水平方向に放射状に、かつ上下方向に多段に配されている。本実施例の場合、一段に１８個ずつのセラミックフィルター６０が上下方向に２５段配され、合計４５０個のセラミックフィルター６０が配設されていることになる。
【０００８】
前記セラミックフィルター６０は、図８に示されるように、一端部（外側端部）が栓体６１によってその開口を閉止されて他端部（内側端部）のみ開口するようにされている。このセラミックフィルター６０の固定部位には、外筒５２の壁面に貫通穴６２が穿設されるとともに、内筒５３の壁面に、セラミックフィルター６０の内径とほぼ同径のガス通路６３が穿設され、このガス通路６３の外側端部がやや大径とされてその大径部にセラミックフィルター６０の他端部が嵌合固定されるように構成されている。
【０００９】
また、内筒５３の内側空間に、各ガス通路６３に対向してパルス管７１が設けられ、これらパルス管７１から個々のセラミックフィルター６０に逆洗用の空気が供給されるようになっている。このパルス管７１からの空気の供給によってセラミックフィルター６０の外表面や細孔内に付着したダストが定期的に逆洗される。
【００１０】
このように構成されているガスフィルター装置５１においては、ガス導入口５７からダストを含む排ガスが導入されると、この排ガスは各セラミックフィルター６０の内部に入り、ダストを濾過されて清浄ガスとなってそのセラミックフィルター６０の開口端である内側端部からガス通路６３および内筒５３の内部空間を通ってガス導出口５９から系外に排出される。ダストはセラミックフィルター６０の外表面および細孔内に蓄積されるので、定期的にパルス管７１より空気を送ってセラミックフィルター６０の逆洗が行われる。この逆洗によって生じたダストは外筒５２と内筒５３との間の内部空間の下部に配されている環状ホッパ５６に溜まり、ダスト搬出用のコンベアにて系外に排出される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のガスフィルター装置５１においては、内筒５３の内側空間に、各ガス通路６３に対向してパルス管７１を設けられているが、内筒５３と外筒５２間の空間にダストを含む排ガスが導入され、ときにはその排ガス温度が８００〜９００℃の高温排ガスを導入される場合がある。そのために、パルス管７１には耐熱・耐食性の高いセラミック等の材料によるものが必要となり、非常に高価なものとなるという問題点がある。しかも、このパルス管には定期的に逆洗空気を供給されるが、常時空気が流れないために冷却することも困難である。
【００１２】
また、セラミックフィルターの逆洗には比較的高い圧力のエア（２９４〜４９０ＫＰａ）を供給して行われるので、その逆洗による排気量が多くなると下流側での負荷が増大して不都合である。そのために短時間で効果的に処理する必要がある。
【００１３】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、パルス管を通常の安価な金属管を用いて配管できて、耐熱・耐食性を杞憂することがなく、逆洗効果を高め得るガスフィルターの逆洗方法とガスフィルター装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述された目的を達成するために、第１発明によるガスフィルターの逆洗方法は、筒状のセラミックフィルターを用いて高温排ガスの濾過を行うガスフィルター装置において、一端をガス通過口に繋がれて他端に逆洗空気吹き込み口を備えるガスフィルターのガス通過口側で、そのガス通過面積を中間部分よりも小さくし、逆洗空気がガス通過口を通過する量を抑制して、濾過壁面からエアを吹出させ、付着するダストを払い落とすことを特徴とするものである。
【００１５】
このように構成される本発明のガスフィルターの逆洗方法によれば、ダストを含む排ガスがセラミックフィルターの外周面から細孔を通って濾過され清浄なガスとなってガス通過口から排出される過程で、そのフィルター外表面と細孔内に蓄積されるダストを除去するに際し、セラミックフィルターの内部にガス通過口と反対端に設けられる逆洗空気吹き込み口から圧縮空気を吹き込むと、前記ガス通過口側のガス通過面積が中間部分より小さくされているので、そのガス通過口側で抵抗を付加され、吹き込まれる逆洗空気（圧縮空気）が急速に圧力開放されずフィルター内壁に逆洗圧力が作用し、細孔を通過して付着しているダストの除去を効果的に行わせることができるという効果を奏するのである。また、フィルターの逆洗空気吹き込み口をガス通過口と反対端に設けるようにすることで、その逆洗空気の供給管（パルス管）をフィルター装置における外側（大気側）に設けることが可能になって、パルス管の耐熱・耐食性を杞憂する必要もなくなり、安価な材料を使用できるようになってコストダウンを図ることができるという効果がある。
【００１６】
次に、第２発明のガスフィルター装置は、前記第１発明のガスフィルターの逆洗方法を実施するものであり、外筒とその外筒の内側に設けられる内筒を有するケーシング内で、一端を前記内筒の壁部に固定されてその開口が内筒の内部に開放され、他端を前記外筒の壁部に固定されて筒状のセラミックフィルターが内外両筒間に形成される内部空間を跨ぐように架設され、その内外両筒間の内部空間に排ガスが導入され、前記内筒の内部空間から除塵後の清浄ガスを外部に排出される構成のガスフィルター装置において、前記セラミックフィルターの一端の内筒開口側にガス通過抑制手段が設けられ、他端には外筒の外側部でパルス管と接続される逆洗空気吹き込み口が設けられていることを特徴とするものである。
【００１７】
このようにされるガスフィルター装置は、セラミックフィルターの外表面や壁内細孔部に蓄積されたダストを除去するに際して、パルス管から逆洗空気吹き込み口を通じて筒状のセラミックフイルターの内部に逆洗空気を吹き込まれると、前記内筒開口側にガス通過抑制手段が設けられているので、その開口側から外部（内筒内部）への流動に抵抗が付加される。したがって、吹き込まれる逆洗空気（圧縮空気）は急速に圧力開放されずフィルター内壁に逆洗圧力が作用し、細孔を通過して付着しているダストの除去を効果的に行わせることができるという効果を奏するのである。また、逆洗空気吹き込み口を外筒壁体側に設けるようにされるので、パルス管をフィルター装置における外部側（大気側）に設けられることになり、その材質について耐熱・耐食性を考慮しなくて済み、その結果、安価な材料を使用できることになってコストダウンを図ることができる。
【００１８】
前記セラミックフィルターのガス通過抑制手段は、内筒内へのガス通過口の開口面積を小さく形成されるのがよい。こうすると、フィルターを装着する内壁部において設けるガス通過口をフィルターの内径より小さく設定しておくことにより、そのガス通過口での通路面積の縮小によって、逆洗操作時における吹込みエア（逆洗空気）がガス通過口を高速で流れて縮流が発生する。その縮流によりセラミックフィルター内部への逆洗空気の急速な圧力開放が阻止されて、逆洗圧力が保たれて過剰な逆洗空気を供給することなくダストの除去操作が行えるという効果を奏するのである。また、こうすることによって、内筒壁部でのガス通過口寸法を所要寸法に設定することで前記逆洗効果を得ることができ、フィルターは所要寸法の直管を用いることができるのである。
【００１９】
また、前記セラミックフィルターのガス通過抑制手段は、そのセラミックフィルターのガス通過口側にオリフィスを設けてなるものを用いるのがよい。こうすると、前記内筒壁体に設けられるガス通過口を小さくした場合と同様に逆洗空気の流出を縮流させて、逆洗効果を高めることができる。しかも、このように、セラミックフィルターにオリフィスを付設しておけば、内筒側に設けられるガス通過口を従来同様にしておくことができる。
【００２０】
また、前記セラミックフィルターのガス通過抑制手段としては、内筒壁体に設けられるガス通過口乃至装着されるセラミックフィルター端部に抵抗体を挿入するようにしてもよい。その抵抗体としては、内筒側から棒状物を軸線方向に挿入保持させる。あるいは、セラミックフィルターの壁体保持穴内にて端部に多孔板を介在させて装着させるなどの構成とする。こうすることによっても、ガス通過口を流れる逆洗空気の流動抵抗を高めて逆洗効果を高めることができる。
【００２１】
なお、前記ガス通過口の通過面積を小さくするに際しては、そのガス通過口の形状を平行な通路とする他に、下流側を上流側に対して広がるテーパー孔にすることで、逆洗効果を高めるとともに、絞縮された通過流体の圧力開放を徐々に行わせて通常時におけるガスの流動を損なわないようにすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、第１発明によるガスフィルターの逆洗方法を実施できるようにされた第２発明のガスフィルター装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
図１に本発明の一実施例に係るガスフィルター装置の水平断面図（ａ）および外形（左半部）並びに垂直断面図（右半部）（ｂ）が示され、図２に図１（ａ）の部分拡大図（ａ）および図１（ｂ）の部分拡大図（Ｐ部拡大図）（ｂ）が、図３に要部の拡大図が、それぞれ示されている。
【００２４】
本実施例のガスフィルター装置１は、円筒状の胴部を有する外筒２とその外筒２の内側で同心円状に設けられる内筒３を有するケーシング４を備えている。このケーシング４には、外筒２と内筒３とに囲まれる環状の内部空間を画成され、上部に蓋体５が、下部に断面逆三角形状の環状ホッパ６をそれぞれ設けられ、前記蓋体５の一部に排ガスを導入するガス導入口７が設けられている。また、内筒３の内部空間を画成するために、下部に蓋体８が設けられるとともに、上部に清浄ガスを導出するガス導出口９が設けられている。なお、図には明示されていないが環状ホッパ６の下部にはダスト搬出用のコンベア（例えばスクリューコンベア）が配されている。
【００２５】
前記外筒２と内筒３との間には、複数個の筒状のセラミックフィルター１０が配されている。これらセラミックフィルター１０は、内筒３の中心軸心を中心として放射状に、かつ上下方向に多段に配されている。本実施例の場合、一段につき１８個のセラミックフィルター１０が上下方向に２５段配され、合計で４５０個収納されていることになる。
【００２６】
これらセラミックフィルター１０は、図２に示されるように、一端部に逆洗空気吹込み口１４を設けられ、他端部がガス通過口１３に繋がるようにされている。このセラミックフィルター１０の装着固定部位には、外筒２の壁体部に貫通孔１２が穿設されるとともに、内筒３の壁体に、セラミックフィルター１０の内径とほぼ同径のガス通過口１３が穿設され、このガス通過口１３の外側端部をやや大径にされて、その大径部分にそのセラミックフィルター１０の他端部を嵌合固定されるように構成されている。
【００２７】
このようにして配設されるセラミックフィルター１０の逆洗空気吹込み口１４には、外筒２の外側面に沿って配管されるパルス管２０から分岐されて逆洗空気吹込み管２１がその先端を挿入されて配されている。この逆洗空気吹込み管２１の装着部としては、図３に示されるように、外筒２の外壁面に設けられる呼び出し口２３で、その呼び出し口２３にフランジ部２３′でボルト締結されて閉じるキャップ２４の内部で外筒２の壁体部の貫通孔１２から突き出るセラミックフィルター１０の端面に、コイルバネ２５によって押付力を付勢されるガスケット２６でシールされて前記キャップ２４の中央部を貫通挿入される逆洗空気吹込み管２１が、その先端をセラミックフィルター１０の内部に臨ませるようにされている。なお、前記キャップ２４の内部は、呼び出し口２３とのフランジ部における取付面でガスケット２７によりシールされており、セラミックフィルター１０の端部はその突出し部分の外周と呼び出し口２３との間でグランドパッキン２８によってシールされて濾過されるガスならびに逆洗空気の漏出を防止するようにされている。
【００２８】
また、セラミックフィルター１０のガス通過口１３側には、その通過面積を小さくして逆洗空気の通過を規制するガス通過抑制手段３０が設けられている。
【００２９】
このガス通過抑制手段３０の実施例が図４に示されている。図４（ａ）に示されるのは、内筒３の壁体に設けられるガス通過口１３をセラミックフィルター１０の内径よりも小さくされたものである。また、図４（ｂ）に示されるのは、セラミックフィルター１０のガス通過口側端部内側に、オリフィス板３１が付設されたもので、その絞り流通孔３２が軸線に平行する内面にされたものである。なお、そのオリフィス板３１は、フィルターと一体にされている。
【００３０】
図４（ｃ）に示されるのは、前記オリフィス板３１をフィルター１０と一体に端部に設けられたものの他の例であって、絞り流通孔３２′が上流側よりも下流側に広がるようにされてエッジを備える孔に形成されている。また、図４（ｄ）に示されるのは、内筒３の壁体に設けられるガス通過口１３ａの内周面が上流側から下流側へ次第に広がるテーパ孔に形成されたものである。
【００３１】
このように構成されているガスフィルター装置１においては、ガス導入口７からダストを含む排ガスが導入されると、この排ガスは環状の内部空間で各セラミックフィルター１０の細孔を通ってそのセラミックフィルター１０の内部に入り、ダストを濾過されて清浄ガスとなってそのセラミックフィルター１０の開口端である内側端部からガス通過口１３および内筒３の内部空間を通ってガス導出口９から系外に排出される。ダストはセラミックフィルター１０の外表面および細孔内に蓄積されるので、定期的にパルス管２０から空気を送って逆洗する。この逆洗によって払い落とされたダストは環状内部空間の下部に配されている環状ホッパ６に溜まり、ダスト搬出用のコンベアによって系外に排出される。
【００３２】
前記セラミックフィルター１０の逆洗操作に際しては、パルス管２０に圧縮空気を供給して、各セラミックフィルター１０の逆洗空気吹込み口１４に配される逆洗空気吹込み管２１からフィルター内部に圧縮空気（逆洗空気）を噴出させて逆洗を行わせる。
【００３３】
逆洗空気吹込み管２１から逆洗空気が噴出されると、その逆洗空気はまず直進して反対端のガス通過口１３に流れる。すると、そのガス通過口１３は前述のように通過面積を小さくされているので、通過する流速が早められて高速で流動する縮流が生じる。そのために、セラミックフィルター１０の管内部に送り込まれた逆洗空気はガス通過口１３において流量が絞られて急激な圧力低下を起さず、そのセラミックフィルター１０の管内部で圧力状態を保たれることになる。したがって、そのセラミックフィルター１０は一端をガス通過口１３で開放されているにもかかわらず、その管内と外部との圧力差を大きく保たれることになるので、逆洗空気は細孔を通って外部に流れ出して付着したダストを払い落とし除去できるのである。
【００３４】
所定時間逆洗を行ってダストの払い落としが行われた後は、逆洗空気の供給を停止して、再び排ガスの濾過操作を行わせる。この排ガスの濾過操作時には、セラミックフィルター１０によって濾過されてガス通過口１３を通って内筒３内に流動する際、そのガスの流動にガス通過抑制手段３０により影響を与えることになるが、このガスの流動速度は逆洗時における逆洗空気に較べて著しく小さいので殆ど影響を受けることがない。
【００３５】
前記ガス通過抑制手段３０において、図４（ａ），（ｄ）に示されるように、内筒３の壁体に設けられるガス通過口１３をその内径が小さく形成されるようにすれば、使用されるセラミックフィルター１０として特別なものを用いることなく目的を達成することができる。そして、そのガス通過口１３ａの形状を図４（ｄ）に示されるように、上流側から下流側へ次第に広がる形状にしておけば、縮流された通過ガスが圧力開放されるときに発する振動を削減できる。また、図４（ｂ）または（ｃ）に示されるように、セラミックフィルター１０の端部にオリフィス板３１（３１ａ）を取付ける構成とすれば、ケーシング４の内筒３側には従来と同様のガス通過口１３を設けておけばよく、セラミックフィルター１０側で対処できることになる。
【００３６】
さらに、本実施例では、逆洗のためのパルス管３０ならびに逆洗空気吹込み部を外筒２の外側に配管設置することができるので、高温ガスの影響を受けることがない。そのために、使用材質について特別な考慮をすることなく、汎用の材料で構成すること可能になり、耐用性も高まって経済的効果が著しく向上することになる。
【００３７】
また、前記ガス通過抑制手段の他の例として、図５（ａ）に示されるように、ガス通過口の内部に耐食・耐熱性を有する材料にてなる棒状の抵抗体３５を挿入設置するようにして、ガス通過口を通過する逆洗空気に縮流が発生するようにしてもよい。あるいは、図５（ｂ）で示すように、セラミックフィルター１０の内筒２の壁体に取付ける大径部で、そのセラミックフィルター１０の端部と大径部内端との間に耐食性材料にてなる網のような多孔体にてなる抵抗体３５′を挟み込んで設けるようにしてもよい。このようにガス通過口１３を通過する逆洗空気に抵抗を与えることにより、逆洗のための内部圧力を維持させることができる。
【００３８】
なお、前記実施例では、外筒２および内筒３を円筒状に形成したものについて説明したが、図６に示されるように、これら外筒２′および内筒３′は四角筒に形成したケーシングを備えるガスフィルター装置においても前記実施例と同様にセラミックフィルター１０を設けるとともに、ガス通過口にガス通過抑制手段を具備させて構成することができ、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係るガスフィルター装置の水平断面図（ａ）および外形（左半部）並びに垂直断面図（右半部）（ｂ）である。
【図２】図２は、図１（ａ）の部分拡大図（ａ）および図１（ｂ）の部分拡大図（Ｐ部拡大図）（ｂ）である。
【図３】図３は、要部の拡大図である。
【図４】図４は、ガス通過抑制手段の実施例を表わすもので、（ａ）はガス通過口を小さく絞った場合を、（ｂ）および（ｃ）はセラミックフィルターの端部にオリフィス板を付した場合を、（ｄ）はガス通過口を小さくしたものの他の例を、それぞれ示す図である。
【図５】図５は、ガス通過抑制手段の他の実施例を表わすもので、（ａ）は棒状の抵抗体を用いた場合を、（ｂ）は網状の抵抗体を用いた場合を、それぞれ示す図である。
【図６】図６は、本発明の他の実施例に係るガスフィルター装置の水平断面図である。
【図７】図７は、従来のガスフィルター装置を示す水平断面図（ａ）と一部縦断面で示す側面図（ｂ）である。
【図８】図８は、図７におけるフィルター取付部を表わす図である。
【符号の説明】
１ ガスフィルター装置
２ 外筒
３ 内筒
４ ケーシング
５ 蓋体
６ 環状ホッパ
７ ガス導入口
９ ガス導出口
１０ セラミックフィルター
１２ 外筒壁体部に設けられた貫通孔
１３，１３ａ ガス通過口
１４ 逆洗空気吹込み口
２０ パルス管
２１ 逆洗空気吹込み管
３０ ガス通過抑制手段
３１ オリフィス板
３２，３２′ 絞り流通孔
３５，３５′ 抵抗体

Claims (5)

1. 筒状のセラミックフィルターを用いて高温排ガスの濾過を行うガスフィルター装置において、一端をガス通過口に繋がれて他端に逆洗空気吹き込み口を備えるガスフィルターのガス通過口側で、そのガス通過面積を中間部分よりも小さくし、逆洗空気がガス通過口を通過する量を抑制して、濾過壁面からエアを吹出させ、付着するダストを払い落とすことを特徴とするガスフィルターの逆洗方法。
2. 外筒とその外筒の内側に設けられる内筒を有するケーシング内で、一端を前記内筒の壁部に固定されてその開口が内筒の内部に開放され、他端を前記外筒の壁部に固定されて筒状のセラミックフィルターが内外両筒間に形成される内部空間を跨ぐように架設され、その内外両筒間の内部空間に排ガスが導入され、前記内筒の内部空間から除塵後の清浄ガスを外部に排出される構成のガスフィルター装置において、前記セラミックフィルターの一端の内筒開口側にガス通過抑制手段が設けられ、他端には外筒の外側部でパルス管と接続される逆洗空気吹き込み口が設けられていることを特徴とするガスフィルター装置。
3. 前記セラミックフィルターのガス通過抑制手段は、内筒内へのガス通過口の開口面積を小さく形成してなる請求項２に記載のガスフィルター装置。
4. 前記セラミックフィルターのガス通過抑制手段は、そのセラミックフィルターのガス通過口側にオリフィスを設けてなる請求項２に記載のガスフィルター装置。
5. 前記セラミックフィルターのガス通過抑制手段は、内筒壁体に設けられるガス通過口乃至装着されるセラミックフィルター端部に抵抗体を挿入介在してなる請求項２に記載のガスフィルター装置。

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