JP3684471B2 - バグフィルタ材 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、都市ごみ焼却炉等の排ガス処理用のバグフィルタに係り、特に排ガス中の有害成分を除去するのに好適なバグフィルタ材に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のバグフィルタにおいては、ダスト除去が主目的であったが、今や都市ごみ焼却炉の排ガスには、ごみが多様化してHcl、SOx、重金属、NOx及びダイオキシン等の有害物質が含まれており、これらの有害物質の除去を含めたバグフィルタ排ガス処理システムの実現が望まれている。Hcl及びSOx等の酸性物質は、排ガス煙道に硝石灰(Ca(OH)2)を導入し、煙道もしくはバグフィルタ上に捕集された硝石灰とともに除去されるが、重金属、NOxやダイオキシンの除去は困難である。
【0003】
重金属除去については、酸性物質と同様に排ガス煙道に活性炭や活性コ−クス等の吸着剤や反応剤を投入し、吸着剤や反応剤とともに吸着又は反応した重金属をバグフィルタで除去する方法が検討されている。
【0004】
NOxは、焼却炉に尿素やアンモニアを注入する無触媒脱硝や、バグフィルタの後段に脱硝塔を設けて除去する方法がある。この場合、無触媒脱硝では除去率が30%程度と低い。
【0005】
ダイオキシンの除去は、触媒塔による酸化分解、炉出口でO3やH2O2等の酸化剤投入による分解等が試みられている。
【0006】
前記の除去方法は、いずれもバグフィルタの前段の煙道に吸着剤や反応剤を導入し、バグフィルタ上でそれらを除去する方法、あるいはバグフィルタの後段に処理塔を設けて処理する方法である。
【0007】
一方、バグフィルタに吸着剤等を保持し、バグフィルタハウス内で処理する方法は、特別な装置の設置が不必要な利点がある。NOxの除去に対しては、バグフィルタ材を脱硝触媒粒子のエマルジョンに含浸させる方法で触媒を担持させたり、触媒をコーティングした繊維で織った布をバグフィルタに使用するものが考案されている(特公平4−36729号公報及び特開平3−178308号公報参照)。
【0008】
また、処理対象物質がガス状とは異なるが、煤塵の除去効率向上を目的として、ステーブルファイバー(フェルト繊維)と微細繊維の集合体を基布面に層状に固定したバグフィルタが考案されている(特開平5−269320号公報参照)。
【0009】
脱硝触媒等の粒子状物質(微粉体)を担持させたバグフィルタは、粒子の保持、特に長期にわたる保持についての配慮がなされておらず、その性能維持に問題があった。すなわち、例えば図4に示すように、フェルト層(不織布)1に触媒の微粒子4をそのエマルジョンを用いて担持させたバグフィルタは、煤塵の濾過とともにフィルタ差圧が増大して排ガス処理量が低減するため、エアパルスジェットで逆洗して煤塵をバグフィルタから振るい落とす。その回数は、圧力3〜4kg/cm2のエアパルスジェットを年間にして10〜20万回かけることになり、触媒等を保持した微粒子が除々に脱離していく。一方、エマルジョンにフェルトを含浸させ粒子を担持させた場合、図4に示す状態は理想的であって、どちらかと云えばフェルト表面層のみに担持され易く、フェルト層の厚さ方向の中央部への担持は難しい。本来、フェルト層でろ過された粒子の90%以上は前記逆洗で振るい落とされることから、エマルジョンで担持させた微粒子も同時に振るい落とされる。
【0010】
また繊維に触媒等をコーティングし不織布としたフィルタでは、数十μmオーダーの繊維表面へのコーティング量に限界があり、目的とする性能を得るのは困難である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
従来のバグフィルタにあっては、微粉体の長期にわたる保持についての配慮がなされておらず、フェルト層に触媒の微粉体をそのエマルジョンを用いて担持させたバグフィルタは、微粉体がフェルト表面層のみに担持され易く、エアパルスジェットで逆洗すると、触媒等を保持した微粉体が除々に脱離していく問題点がある。また繊維に触媒等をコーティングし不織布としたバグフィルタは、繊維表面へのコーティング量に限界があり、目的の性能を得るのに困難な問題点がある。
【0012】
本発明の目的は、吸着剤又は反応剤等の微粉体をフィルタ層の内部に担持したフィルタ材を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係るバグフィルタ材は、織物又は不織布で二つの基布を形成し、それぞれの基布を互いに離間させてフェルト層の内部に挟持し、離間させた二つの基布の間のフェルト層の部分に微粉体を担持させた構成とする。
【0015】
また微粉体は、窒素酸化物除去触媒、重金属吸着剤及びダイオキシン除去触媒のうちの少なくとも一種で形成された単一体又は混合体である構成でもよい。
【0016】
さらに焼却炉プラントにおいては、前記いずれか一つのバグフィルタ材を収納し、バグフィルタ材で排ガスを処理するバグフィルタハウスを備えてなる構成とする。
【0017】
また、前記のステーブルファイバと微細繊維の集合体を基布面に層状に固定したバグフィルタ材に粒子状物質を同様の前記形態で保持できる。
【0018】
本発明によるバグフィルタは、従来のフェルト製造の手法が適用でき、その工程に、粒子状物質を均一に分散させ、層状になる工程を入れることで達成できる。
【0019】
フェルト層は、従来より市販されているもので、例えば、ポリフェニレンスルフィド、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレンが用いられるが、これらに限定されるものではない。
【0020】
粒子状物質は、NOxを除去できる触媒、重金属の特に水銀を除去できる吸着剤もしくは反応剤、ダイオキシンを除去できる触媒もしくは吸着剤が用いられ、その目的にしたがって単一体あるいは二種以上の混合体でもよい。
【0021】
NOxを除去できる触媒は、従来から使用されている火力発電所排ガス処理に用いられているもので目的とする性能を達成できる。
【0022】
重金属の水銀を除去する吸着剤又は反応剤は、吸着剤として活性炭、活性コークス及び軽石等、反応剤として金属硫化物及びアマルガムを形成する金属等を単独、又はSiO2、Al2O3、珪藻土、活性白土、ゼオライト及び軽石等を担体に担持させたものが用いられるが、これらに限定されることはない。
【0023】
ダイオキシンの除去用触媒は前記脱硝触媒でも効果があり、重金属を担持した複合酸化物触媒が用いられる。また吸着剤としては前記重金属の水銀除去に用いられた活性炭や活性コークスも除去性能が高い。
【0024】
担持される粒子状物質の大きさと量は、そのバグフィルタの通気抵抗と除去性能を考慮して決められるべきものであるが、通常、粒径は1〜100μm、望ましくは10〜30μmで、その量はバグフィルタの単位面積当りで示すと100〜500g/m2が望ましい。
【0025】
本発明によるバグフィルタは、焼却炉プラントで使用され、脱硝触媒を担持した脱硝バグフィルタをバグハウスで使用する場合、還元剤としてNH3、尿素(尿素水)もしくは炭化水素のいずれかを煙道に導入する。焼却炉からの排ガスは減温塔で160〜230℃に冷却され、バグハウスに入りバグフィルタでNOxが除去される。またSOxやHcl等の酸性ガス除去のためCa(OH)2(硝石灰)が同様に煙道に導入され、煤塵と硝石灰及びそれら反応物はバグフィルタで濾過され、清浄ガスが煙突から排出される。重金属除去用のバグフィルタ及びダイオキシン除去用バグフィルタの使用は、従来の焼却炉プラントでバグフィルタが使われている方法と同様に使用され、従来のものと置き換えるだけでよい。
【0026】
【作用】
本発明によれば、一つの基布をフェルト層の中心部に又は二つの基布をフェルト層の内部に挟持し、基布のそれぞれの面と対向するフェルト層に微粉体を担持させたため、窒素酸化物除去触媒、重金属吸着剤及びダイオキシン除去触媒等の微粉体が脱落することなく長期間保持され、排ガス中の有害物質が効率よく除去される。また焼却炉プラントに、前記いずれか一つのバグフィルタ材を収納し排ガスを処理するバグフィルタハウスを備えてたため、特別な装置の設置が不要となる。
【0027】
【実施例】
本発明の一実施例を図1を参照しながら説明する。図1に示すように、織物又は不織布で基布2を形成し、基布2をフェルト層1のほぼ中央部に挟持し、基布2のそれぞれの面と対向するフェルト層1に微粉体4を担持させた構成とする。以下、各実施例及び比較例について説明する。
【0028】
(実施例1)
フェルト層1を形成するステーブルファイバ3にポリフェニレンスルフィド製ファイバを用い、ポリテトラフルオロエチレン製の基布2をフェルト層1の中央部に入れ、その両面に1〜20μm径の活性炭粉末(微粉体)4を200g/m2の割合でステーブルファイバ3に均一に混在させ、従来のフェルト製法と同様にニードルパンチを行い、濾過布(バグフィルタ材)を形成させた。
【0029】
直径4cmに切り抜いた濾過布を、ガラス管の中央部に、かつ管の断面と平行に保持し、加熱して200℃に保った。ここにHgcl2:2mg/Nm3、 H2O:15vol%及びHcl:500ppmを含む200℃の加熱空気を、濾過布へ線速度1m/minなる流速で流通させた。出口のHgcl2濃度は、一旦Sncl2溶液でHgcl2を還元し、メタル蒸気としてHg分析計で測定した。流通5分後の出口のHgcl2濃度は0.05mg/Nm3であり、除去率97.5%の初期性能であった。
【0030】
(実施例2)
実施例1と同様に、TiーV系脱硝触媒の10〜20μm粒径の粉末150g/m2の割合でステーブルファイバに均一に混在させた濾過布を、実施例1と同様にガラス管に保持し、加熱して200℃に保ち、NOx:200ppm、 H2O:15vol%、Hcl:500ppm、NOxとのモル比が1になる NH3を含む加熱空気を濾過布へ線速度1m/minなる流速で流通させた。流通10分後のNOxの出口濃度は55ppmであり、脱硝率72.5%の初期性能であった。
【0031】
本発明の他の実施例を図2に示す。織物又は不織布で形成した二つの基布2を互いに離間させてフェルト層1の内部に挿着し、それぞれの基布2の間のフェルト層1に微粉体4を担持させた構成である。
(実施例3)
フェルト層1を形成するステーブルファイバ3にポリイミド製ファイバを用い、ポリテトラフルオロエチレン製の基布2の2枚の間のフェルト層1に1〜20μm粒径の活性炭粉末4を400g/m2の割合でステーブルファイバ3に均一に混在させ、従来のフェルト製法と同様に、ニードルパンチを行ってフェルト層1を形成させ、濾過布とした。直径4cmのこの濾過布を実施例1と同様の条件でガラス管に保持し、ここにHgcl2:5mg/Nm3、H2O:15vol%、 Hcl:500ppmを含む200℃の加熱空気を、濾過布へ線速度1m/minなる流速で流通させた。流通5分後の出口のHgcl2濃度は0.05mg/Nm3であり、除去率99%の初期性能であった。
【0032】
(実施例4)
実施例3と同様に、TiーV系脱硝触媒の10〜20μm粒状の粉末400g/m2の割合でステーブルファイバに均一に混在させ、フェルト層を形成して濾過布とした。直径4cmのこの濾過布を、実施例2と同様の脱硝テストを行った。入口NOx濃度200ppmに対し空気流通10分後のNOxの出口濃度は35ppmで、脱硝率82.5%の初期性能であった。
【0033】
(実施例5)
前記実施例に用いた直径4cmの濾過布の円周部を熱硬化性樹脂で固め、振い振動試験機で4時間振動させた。その前後の重量測定から粒子状物質の脱離性をみた。重量の減少率は実施例1及び実施例2の濾過布でほぼ2%、実施例3及び実施例4の濾過布で1%以下であった。
【0034】
(比較例1)
市販されているフェルト濾過布を1〜5μm粒状の活性炭懸濁液(5g/200ml)に入れ、撹拌しながら4時間保ち、120℃で乾燥させた。重量測定から活性炭は180g/m2の割合で保持された。直径4cmのこの濾過布を実施例1と同様の水銀除去テストを行い、その除去性能を求めた。Hgcl2:2mg/Nm3を含む空気流通5分後のHgcl2の濃度は、0.072mg/Nm3で除去率96.4%の初期性能であった。
【0035】
この濾過布を実施例5と同様の脱離試験を行った結果、濾過布の重量減少率は12%であった。
【0036】
次に、本発明の他の実施例として本発明のバグフィルタを用いた図4に示す焼却炉プラントを説明する。バグフィルタに脱硝触媒を担持した脱硝バグフィルタ5をバグハウス6で使用する場合、還元剤としてNH3、尿素(尿素水)もしくは炭化水素のいずれかを煙道7に導入する。焼却炉8からの排ガスは減温塔9で160〜230℃に冷却され、バグハウス6に導入され脱硝バグフィルタ5で NOxは除去される。またSOxやHcl等の酸性ガス除去のため、Ca(OH)2(硝石灰)が同様に煙道に導入され、煤塵、硝石灰及びそれらの反応物が脱硝バグフィルタ5で濾過され、清浄ガスが煙突10から排出される。重金属除去用のバグフィルタ及びダイオキシン除去用バグフィルタは、従来の焼却炉プラントでバグフィルタが使われている方法と同様に使用され、従来のものと置き換えるだけでよい。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、フェルト層の内部に挟持した基布に隣接し、触媒や吸着剤等の微粉体をフェルト層に混在させることにより、微粉体の脱落を防止して機能を長時間維持できるとともに、排ガス中の有害部分を効率よく除去することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す焼却炉プラントの構成図である。
【図4】従来の技術を示す図である。
【符号の説明】
1 フェルト層
2 基布
3 ステーブルファイバー
4 粒子状物質
5 脱硝バグフィルタ
6 バグハウス
7 煙道
8 焼却炉
9 減温塔
10 煙突
Claims (3)
- 織物又は不織布で二つの基布を形成し、それぞれの基布を互いに離間させてフェルト層の内部に挟持し、離間させた前記二つの基布の間のフェルト層の部分に微粉体を担持させたことを特徴とするバグフィルタ材。
- 請求項1記載のバグフィルタ材において、微粉体は、窒素酸化物除去触媒、重金属吸着剤及びダイオキシン除去触媒のうちの少なくとも一種で形成された単一体又は混合体であることを特徴とするバグフィルタ材。
- 請求項1又は2記載のバグフィルタ材を収納し、該バグフィルタ材で排ガスを処理するバグフィルタハウスを備えてなることを特徴とする焼却炉プラント。
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