JP3804777B2 - ガスフィルター装置 - Google Patents
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Description
【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の溶融炉等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、近年ダイオキシンが再合成されるという指摘によって電気集塵機の使用が敬遠されており、バグフィルターが多用されるようになっている。ところが、このバグフィルターを集塵に用いる場合その耐熱性の限界を考慮にいれる必要があり、排ガスをバグフィルターに導入する前にその排ガスの温度を150℃〜200℃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応可能なフィルターとして、耐熱性を有する多孔質性のセラミックフィルターが開発され実用化されている。このセラミックフィルターは固体で直径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濾過して除去するもので、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、本出願人らによって特開2001−179024号公報で提案されている。
【0005】
図6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(左半分)ならびに垂直断面図(右半分)(b)が示され、図7に図6(b)の要部断面図(S部拡大断面図)が示されている。
【0006】
この先出願のガスフィルター装置100は、図6で示されるように、円筒状の胴部を有する外筒101とその外筒101の内側で同心円上に設けられる内筒102とを有するケーシング103を備えている。このケーシング103には、外筒101と内筒102とに囲まれた内部空間を画成するために、上部に蓋体104が、下部に断面逆三角形状の環状ホッパ105がそれぞれ設けられ、前記蓋体104の一部に排ガスを導入するガス導入口106が開口されている。同様に内筒102の内部空間を画成するために下部に蓋体107が設けられるともに、上部に清浄ガスを導出するガス導出口108が設けられている。なお、図示を省略されているが、前記環状ホッパ105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101と内筒102との間には複数個の円筒状(あるいは角筒状)のセラミックフィルター110が配されている。このセラミックフィルター110は、内筒102の中心軸を中心として水平方向にかつ放射状に、かつ上下方向に多段に配されている。
【0008】
これらセラミックフィルター110は、図7に示されるように、一端部に逆洗空気吹き込み口111を備え、他端部がガス通過口112に繋がるようにされている。このセラミックフィルター110の装着固定部位には、外筒101の壁体部に貫通孔113が穿設されるとともに、内筒102の壁体に、セラミックフィルター110の他端部を嵌合固定されるように構成されている。
【0009】
このようにして配設されるセラミックフィルター110の逆洗空気吹き込み口111には、外筒101の外側面に沿って配管されるパルス管120から分岐される逆洗空気吹き込み管121がその先端を挿入されて配されている。この逆洗空気吹き込み管121の装着機構122は、外筒101の外壁面に設けられる呼び出し口123、この呼び出し口123のフランジ123'でボルト締結されているキャップ124、このキャップ124の内部で外筒101の壁体部の貫通孔113からやや突出しているセラミックフィルター110の端面をシールするガスケット125を付勢するコイルバネ126から構成されており、前記逆洗空気吹き込み管121はキャップ124の中央部を貫通挿入して、その先端をセラミックフィルター110の内部に臨ませるようにされている。なお、前記キャップ124の内部は、呼び出し口123とのフランジ部においてガスケット127によりシールされており、セラミックフィルター110の端部は、その突出部分の外周と呼び出し口122との間でグランドパッキン128によってシールされて、濾過されるガス並びに逆洗空気の漏出を防止するようにされている。また、セラミックフィルター110のガス通過口112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(オリフィス)129が設けられており、このオリフィス129とガス通過口112の大径部分の間には、ダストを含む排ガスの外筒101−内筒102間の流動を妨げるためのガスケット130が設けられている。
【0010】
このように構成されているガスフィルター装置100においては、ガス導入口106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の細孔を通ってそのセラミックフィルター110の内部に入り、ダストを濾過された清浄ガスとなってそのセラミックフィルター110の開口端である内部端部からガス通過口112および内筒102の内部空間を通ってガス導出口108から系外に排出される。その際ダストはセラミックフィルター110の外表面に蓄積されるため、定期的にパルス管120から空気を送って逆洗し、ダストをセラミックフィルター110から払い落とす必要がある。こうし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105に溜り、ダスト搬出用のコンベアによって系外に排出される。
【0011】
前記セラミックフィルター110の逆洗に際しては、パルス管120に圧縮空気を供給して、各セラミックフィルター110の逆洗空気吹き込み口111に配される逆洗空気吹き込み管121からフィルター内部に圧縮空気を噴出して逆洗を行わせる。
【0012】
前記セラミックフィルター110には、前述のようにその開口部に通過面積が狭くされたオリフィス129が取り付けられており、このオリフィス129によってガス通過口より内筒102内部へ流動する逆洗空気の流量が制限されている。そのため、セラミックフィルター110の一端が開放されているにもかかわらず、管内を外筒101の内部空間よりも高圧力状態に保つことになるので、逆洗空気は細孔を通って外筒101の内部空間に流れ出し、フィルターに付着したダストを払い落とし除去することができる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように構成されるガスフィルター装置100においては次のような問題点がある。
(a)セラミックフィルター1本に対して、一組の逆洗装置(逆洗空気取り込み管121とその装着機構122(取り込み口123、キャップ124、コイルバネ126等))が必要であり、この逆洗装置を大量に取り付ける必要がある。
(b)逆洗装置の取り付けスペースを計算にいれる必要があることから、セラミックフィルターの配置のピッチを一定以上狭くすることが不可能であるため、セラミックフィルターの取り付け本数を変化させることなく、ガスフィルター装置そのものをコンパクトにすることが困難である。
(c)それぞれのガスフィルター110を押圧しているコイルバネ126の付勢力によって内筒102の壁体に負荷がかかるため内筒102の強度を強くする必要がある。
(d)全てのセラミックフィルター110の一端にオリフィス129を取り付ける必要がある。
【0014】
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、逆洗空気吹き込み管とその装着機構の数量を減らすことができ、セラミックフィルターの本数を減少させることなくガスフィルター装置を小型化することのできる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。
【0015】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明によるガスフィルター装置は、
筒状に配される外壁と、この外壁に取り囲まれる内部空間に互いに対向する面を有するように配される少なくとも1対の隔壁とを有し、前記内部空間が前記隔壁の内側の内部室と前記隔壁の外側の外部室とに画定されてなるケーシングと、このケーシングの前記隔壁に一端が固定されるとともに他端が前記外壁に固定されるセラミックフィルターを備え、前記外部室に導入される排ガスが前記セラミックフィルターにより除塵され、この除塵後の清浄ガスがそのセラミックフィルターの一端に設けられる開口部を通って前記内部室から外部に排出されるガスフィルター装置において、
前記内部室内に、互いに対向する前記セラミックフィルターの開口部同士を連通する連通管を設け、この連通管にガス導出孔を設けることを特徴とするものである。
【0016】
本発明によるガスフィルター装置によれば、互いに対向する2本のセラミックフィルターの開口部が連通管により連通されているので、各セラミックフィルター毎に逆洗装置を備え付ける必要がなく、2本のセラミックフィルターに対して一組の逆洗装置を備えるだけで良い。
【0017】
また、この連通された2本一組のセラミックフィルターにおいては、前記逆洗装置をいずれか一方のセラミックフィルターに設ければ良いことから、互いに隣接配置されるセラミックフィルターにおけるそれぞれの逆洗装置を互いに隣接させずに配置することができる。こうして、隣接配置されるセラミックフィルターの配置のピッチを狭くすることができ、ガスフィルター装置全体をコンパクトにすることができる。
【0018】
また、本発明によるガスフィルター装置によれば、前記連通管が内部室の両隔壁に対して、いわゆるつっかい棒の役割を果たすため、隔壁の肉厚を薄くしても強度を確保できる。また2本のセラミックフィルターの開口部同士が前記連通管によって連通されているため、逆洗空気が吹き込まれた際におけるセラミックフィルター管内の急激な圧力低下を考慮に入れる必要がなく、セラミックフィルターの端部にオリフィスを設ける必要がない。
【0019】
本発明においては、前記隔壁に熱交換用の冷却水管が配されるのが好ましい。こうすることにより、ガスフィルター装置の温度を許容範囲内に保つことができるとともに、排ガスの熱量を回収して有効利用することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による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。
【0021】
図1に本発明の一実施形態に係るガスフィルター装置の水平断面図(a)および垂直断面図(b)が、図2にセラミックフィルターならびにその固定部位周辺の断面図(図1(b)のP部拡大断面図)が、図3に連通管ならびにその固定部位周辺の断面図(図1(b)のQ部拡大断面図)がそれぞれ示されている。なお、以下の説明において「右」「左」とは、図1における「右」「左」を指すものとする。
【0022】
本実施形態に係るガスフィルター装置1は、四角柱状の内部室2と、この内部室2の右境界に配されるとともに耐火物で形成される右隔壁3と、内部室2の左境界に配されるとともに耐火物で形成される左隔壁4と、前記右隔壁3を介して内部室2の右側に隣接配置される右外部室5と、左隔壁4を介して内部室2の左側に隣接配置される左外部室6と、前記内部室2および左右両外部室5、6全体を取り囲むように配されるとともに耐火物で形成される外壁7を有するケーシング8を備えている。
【0023】
前記左右両外部室5、6の上部には、排ガスをその左右両外部室5、6内に供給するガス導入口9、9が、下部にはホッパ10、10がそれぞれ設けられており、前記内部室2の上部には、除塵後の排ガスを系外に導出するガス導出口11が下部には蓋体12がそれぞれ設けられている。なお、図には明示されていないが、前記ホッパ10、10の下部には、ダスト搬出用のコンベアが配されている。また、右外部室5および左外部室6には複数個のセラミックフィルターが配されている。
【0024】
前記右外部室5の最上段に配されたセラミックフィルター13は、図2で示されているように、前記右外部室5を跨ぐように架設されており、その一端部が前記外壁7の前記右隔壁3に対向する壁面に、他端部がその右隔壁3にそれぞれ固定されている。その外壁7における固定部は、外壁7を貫通するように穿設された貫通孔14であって、その貫通孔14に前記セラミックフィルター13の一端が貫通して固定され、セラミックフィルター13の一端に設けられる逆洗空気取り込み口15が右外部室5側の外壁7の外部にやや突出するようにされている。一方、右隔壁3における固定部は、その右隔壁3にセラミックフィルター13の内径と略同径に穿設されたガス通過口16の右外部室5側にそのガス通過口16よりやや大径に穿設された大径部分16aであって、その大径部分16aに前記セラミックフィルター13の他端部が嵌合固定されている。なお、この大径部分16aとセラミックフィルター13の他端部の間には、ダストを含む排ガスのセラミックフィルター13または後述の連通管17内への侵入を妨げるためのガスケット18が挾着されている。
【0025】
前記セラミックフィルター13の端部に設けられ、右外部室5の外部に突出して固定された逆洗空気取り込み口15には、両外部室5,6の外部に沿うように配されたパルス管19より分岐された逆洗空気吹き込み管20がその先端を挿入されて配されている。この逆洗空気吹き込み管20の装着機構21は、前記外壁7の外壁面に設けられる呼び出し口22、この呼び出し口22のフランジでボルト締結されているキャップ23、このキャップ23の内部で外壁7の貫通孔14からやや突出して固定される逆洗空気取り込み口15の端面をシールするガスケット24を付勢するコイルバネ25から構成されており、前記逆洗空気吹き込み管20はキャップ23の中央部を貫通挿入して、逆洗空気取り込み口15の内部に臨ませるようにされている。なお、前記キャップ23の内部は、呼び出し口22とのフランジ部においてガスケット26によりシールされており、逆洗空気取り込み口15は、その突出部分の外周と呼び出し口22との間でグランドパッキン27によってシールされ、排ガスの系外への漏出が防止されている。
【0026】
一方、左外部室6の最上段に配されたセラミックフィルター13'は前記左外部室6を跨ぐように架設されており、その一端部が左隔壁4に、他端部が前記外壁7の左隔壁4に対向する壁面にそれぞれ固定されている。このセラミックフィルター13'の外壁7側の固定部は、外壁7に穿設された嵌合穴であって、この嵌合穴にセラミックフィルター13'の一端部が嵌合固定されてその端部が閉ざされた状態にされている。また左隔壁6側の固定部は、セラミックフィルター13'の内径と略同径に穿設されたガス通過口28の左外部室4側に、そのガス通過口28よりもやや大径に穿設された大径部分28aであって、この大径部分28aに前記セラミックフィルター13'の他端部が嵌合固定されている。また、この左隔壁4側における固定部には、ダストを含む排ガスのセラミックフィルター13'または連通管17内への浸入を防止するためのガスケット29が挾着されている。
【0027】
右外部室5の最上段に配されるセラミックフィルター13の右隔壁3側の開口部と、左外部室6の最上段に配されるセラミックフィルター13'の左隔壁4側の開口部とを連通するように連通管17が設けられている。この連通管17は、図3で示されるように、内部室2を跨ぐように架設されており、その一端部が右隔壁3に、他端部が左隔壁4にそれぞれ固定されている。右隔壁3における連通管17の固定部は、右隔壁3に穿たれたガス通過口16の内部室2側において、このガス通過口16よりやや大径に穿設された大径部分16bであり、左隔壁4における連通管17の固定部は、前記ガス通過口28の内部室2側にこのガス通過口28よりやや大径に穿設された大径部分28bである。これら大径部分16b、28bに前記連通管17の両端がそれぞれ嵌合固定されている。また、前記大径部分16b、28bにはそれぞれガスケット30が配されている。なお、連通管17の略中央部には、ガス導出用のガス導出孔31が穿設されており、このガス導出孔31が連通管17の固定の際に上向き(ガス導出口11に向かう方向)になるように配されている。
【0028】
このようにして一直線状に配されたセラミックフィルター13、13'、連通管17のユニットは、前記ケーシング8内において、水平方向に等間隔で多列に、上下方向に対しても等間隔で多段に配されている。(以下、一直線状に配されたセラミックフィルター13、13'、連通管17の組み合わせを単に「ユニット」と示す。)また、このユニットは以下のいずれかの配置パターンでケーシング8内に配置される。
・配置パターンA
右外部室5側に逆洗空気取り込み口15が設けられ他端が開口された筒状のセラミックフィルター13が、内部室2に連通管17が、左外部室6側に両端が開口されたセラミックフィルター13'がそれぞれ配置される。
・配置パターンB
右外部室5側にセラミックフィルター13'が、内部室2に連通管17が、左外部室6側にセラミックフィルター13がそれぞれ配置される。
【0029】
前記ガスフィルター装置1のケーシング8内において、多段多列に配されるユニットのうち、奇数段に配されるユニットについては、全て配置パターンAで配置され、偶数段に配されるユニットについては配置パターンBで配置されている。
【0030】
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、左右両外部室5,6の上部にそれぞれ設けられているガス導入口9、9からダストを含む排ガスが供給されると、この排ガスは、左右両外部室5、6において、各セラミックフィルター13、13'の細孔を通って各セラミックフィルター13、13'の管内に入り、ダストを濾過された清浄ガスとなってガス通過口16、またはガス通過口28を通過した後、連通管17内に入り、この連通管17に設けられたガス導出孔31より内部室2内に導出され、その後その内部室2の上部に設けられるガス導出口11より系外に排出される。この際、ダストはセラミックフィルター13、13'の外表面に蓄積されるため、定期的にパルス管19から圧縮空気(逆洗空気)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、左右両外部室5、6の下部にそれぞれ取り付けられているホッパ10、10に溜り、ダスト搬出用のコンベアによって系外に排出される。
【0031】
前記セラミックフィルター13、13'の逆洗操作に際しては、パルス管19に圧縮空気を供給して、各セラミックフィルター13の一端の逆洗空気吹取り込み口15にそれぞれ配される逆洗空気吹き込み管20からセラミックフィルター13の管内に圧縮空気を噴出させて逆洗を行う。
【0032】
逆洗空気吹き込み管20から逆洗空気が噴出されると、その逆洗空気は、まず直進してセラミックフィルター13、連通管17、セラミックフィルター13'の管内を順次通過し、セラミックフィルター13、13'に付着したダストを払い落とした後、セラミックフィルター13、13'の細孔、あるいは連通管17のガス導出孔31を通って、左右両外部室5、6'あるいは内部室2に導出される。
【0033】
所定の時間逆洗を行いダストの払落しを行った後、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。
【0034】
本実施形態に係るガスフィルター装置1においては、2本のセラミックフィルター13、13'が連通管17によって連通されているため、連通された2本のセラミックフィルター13、13'に対して一組の逆洗空気吹き込み管20およびその装着機構21(キャップ23、コイルバネ25等)を取り付けることで、全てのセラミックフィルター13、13'を逆洗することが可能である。そのため従来のものに比べ逆洗空気吹き込み管およびその装着機構の数量を大幅に削減することができる。
【0035】
また、本実施形態に係るガスフィルター装置1によれば、互いに隣接配置されるユニット同士間においても、逆洗空気吹き込み管20およびその装着機構21を互いに隣接配置させることがない。そのため、従来と同数のセラミックフィルターを備えつつ、(本実施形態においては上下方向の)サイズをコンパクトにしたガスフィルター装置を提供することができる。
【0036】
また、本実施形態においては、1段毎に前述の配置パターンAと配置パターンBとを繰り返すようにされており、上下方向に対して逆洗空気吹き込み管20およびその装着機構21が隣接しないようにされているが、奇数段奇数列および偶数段偶数列のユニットについては配置パターンAの配置を、奇数段偶数列および偶数段奇数列のユニットについては配置パターンBの配置を採用して、(あるいは、奇数段奇数列および偶数段偶数列のユニットについては配置パターンBを、奇数段偶数列および偶数段奇数列のユニットについては配置パターンAを採用して、)上下方向、水平方向ともに逆洗空気吹き込み管20およびその装着機構21が隣接配置されないようにしても良い。こうした場合、上下方向、水平方向ともにサイズがコンパクトにされてガスフィルター装置を提供することができる。
【0037】
また、本実施形態に係るガスフィルター装置1は、内部室2の内部空間に連通管17が複数架設されている。そのため、この連通管17が、いわゆるつっかい棒の役割を果たし、内部室2の肉厚を薄くしてもその内部室2の強度を獲得することができる。さらに、セラミックフィルターの端部にオリフィスを設ける必要がないという利点もある。
【0038】
本実施形態においては、左右両隔壁3、4が耐火物のみで構成されるものについて説明したが、図4(a)および(b)で示されるように、左右両隔壁3、4の内部室2側に、前記連通管17を挟むようにして複数のボイラー水管32を縦方向に埋設し、そのボイラー水管32内に冷却水を流すようにしても良い。このようにすれば、左右両隔壁3、4の温度を冷却して内部室2内の温度を許容範囲内に収めることができ、かつ排ガスの熱を回収して有効利用することができる。
【0039】
また前述の左右両隔壁3、4を鉄板で構成するようにしても良い。こうした場合、溶接手段を用いて、セラミックフィルター13、13'および連通管17を左右両隔壁3、4に固定するようにする。
【0040】
また、内部室2に架設される連通管17と連通管17との間に、ボイラー水管を水平方向にかつ多列多段に取り付けても良い。このようにすれば、内部室2内の温度をより効果的に冷却して、内部室2内の熱を回収することができる。
【0041】
また、本実施形態においては、内部室2内においてセラミックで形成された連通管17が架設されているが、この内部室2の温度等の条件が満たされるならば、鋼管を使用するようにしても良い。
【0042】
本実施形態においては、内部室2と、その内部室2の両側に隔壁3、4を介して隣接配置される左右の外部室5、6と、内部室2、左右両外部室5、6全体を取り囲む外壁7を有するケーシング8を備えたガスフィルター装置1について説明したが、図5に示されているように、四角筒状に配された隔壁3'によって取り囲まれた内部室2'と、この隔壁3'を介して前記内部室2'の周囲に隣接配置される外部室5'とその外部室5'を取り囲むように配される四角筒状の外壁7'を有するケーシング8'内に、前述のユニットの軸線方向が1段毎に直交するよう配されてなるガスフィルター装置1'とすることもできる。このように構成されたガスフィルター装置1'においても、逆洗空気吹き込み管20およびその装着機構21の数量を削減することができるとともに、内部室の強度が確保されるという効果がある。
【0043】
また、本実施形態では、排ガスが導出されるガス導出口11を内部室2の上部に取り付けることにしたが、内部室2の下部に取り付けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施形態に係るガスフィルター装置の水平断面図(a)および垂直断面図(b)である。
【図2】図2は、セラミックフィルターおよびその固定部周辺の拡大断面図である(図1(b)のP部拡大断面図)。
【図3】図3は、連通管およびその固定部周辺の拡大断面図である(図1(b)のQ部拡大断面図)。
【図4】図4(a)は、隔壁にボイラー水管を埋設したガスフィルター装置の水平断面図であり、図4(b)はガスフィルター装置内に架設された連通管およびその固定部周辺の拡大断面図である(R図拡大断面図)。
【図5】図5は、ガスフィルター装置の他の実施形態を表したもので、四角筒状の内部室と、その周辺を取り囲むように取り囲まれた四角筒状の外部室とを備えるガスフィルター装置を示す図である。
【図6】図6は、従来のガスフィルター装置の水平断面図(a)および外形(左半分)ならびに垂直断面図(右半分)(b)である。
【図7】図7には、図6の要部拡大図(図6(b)のS部拡大断面図)である。
【符号の説明】
1、1' ガスフィルター装置
2、2' 内部室
3 右隔壁
3 隔壁
4 左隔壁
5 右外部室
5' 外部室
6 左外部室
7 外壁
8 ケーシング
9 ガス導入口
11 ガス導出口
14、14' セラミックフィルター
15 逆洗空気取り込み口
16、28 ガス通過口
17 連通管
19 パルス管
20 逆洗空気吹き込み管
21 装着機構
31 ガス導出孔
32 ボイラー水管
Claims (2)
- 筒状に配される外壁と、この外壁に取り囲まれる内部空間に互いに対向する面を有するように配される少なくとも1対の隔壁とを有し、前記内部空間が前記隔壁の内側の内部室と前記隔壁の外側の外部室とに画定されてなるケーシングと、このケーシングの前記隔壁に一端が固定されるとともに他端が前記外壁に固定されるセラミックフィルターを備え、前記外部室に導入される排ガスが前記セラミックフィルターにより除塵され、この除塵後の清浄ガスがそのセラミックフィルターの一端に設けられる開口部を通って前記内部室から外部に排出されるガスフィルター装置において、
前記内部室内に、互いに対向する前記セラミックフィルターの開口部同士を連通する連通管を設け、この連通管にガス導出孔を設けることを特徴とするガスフィルター装置。 - 前記隔壁に熱交換用の冷却水管が配される請求項1に記載のガスフィルター装置。
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