JP3804781B2 - 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高温の排ガスを除塵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４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５に図４の要部断面図（Ｒ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４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が平行配列されている。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５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の他端部が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および、このキャップ１２４の内部で外筒１０１の壁体の貫通孔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の中央部に貫通挿入されて、その先端がセラミックフィルター１１０の内部に臨むようにされている。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１２３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１１０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の外表面および細孔内に蓄積されるため、定期的にパルス管１２０から空気を送り、前記セラミックフィルター１１０の管内に逆洗空気を供給して、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】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来構造のガスフィルター装置によれば、温度調整用の機能が備えられていないため、前記ガスフィルター装置の内部に導入される高温の排ガスによって、外筒１０１の温度と内筒１０２の温度とが不均一となって温度差による伸び量に差が生じ、外筒１０１、内筒１０２に両端が固定されるセラミックフィルター１１０に位置ズレが生じ、それらセラミックフィルター１１０を平行に保持することができないという問題点がある。そのため、セラミックフィルターの端部および、端部の固定部に負担が生じ、フィルターの固定およびダストシールが困難になるという問題点がある。
【００１２】
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、ケーシングの温度を均一にして、内部に配されるセラミックフィルターを平行に保持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。
【００１３】
【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部と、この外壁部に取り囲まれる内部空間に設けられる隔壁部とを有し、この隔壁部によって、前記内部空間が、排ガスが導入されるガス導入室と、除塵後の清浄ガスを導出するガス導出室に画成されるとともに、前記外壁部にセラミックフィルターの一端部が、前記隔壁部にそのセラミックフィルターの他端部がそれぞれ固定されて、前記ガス導入室を跨ぐようにそのセラミックフィルターが架設されてなるガスフィルター装置において、
前記外壁部および隔壁部の双方に、熱交換用のボイラー水管を配することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明によれば、セラミックフィルターの端部が固定される外壁部および隔壁部の双方に熱交換用のボイラー水管が配されているため、そのボイラー水管の管内に、例えば均一な温度の飽和水等を循環させることで、外壁部および隔壁部それぞれの温度を調整して、外壁部および隔壁部の温度を均一化し、外壁部と隔壁部の伸びを均一にすることができる。そのため、例えば、セラミックフィルターを外壁部−隔壁部間に平行配列させた場合、それらセラミックフィルターを初期の平行配列のままに保持することができる。こうして、セラミックフィルターの端部およびその固定部に生じる負担を減らすことができ、フィルターの固定状態を良好に維持することができる。
【００１５】
本発明において、前記外壁部および隔壁部は、耐火物によって内張りされるのが好ましい。このようにすれば、排ガスの温度低下を抑制することが可能となり、高温状態を保持したままの集塵装置として対応することができる。
【００１６】
【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。
【００１７】
図１に実施形態に係るガスフィルター装置の水平断面図（ａ）および外形（左半部）並びに垂直断面図（右半部）（ｂ）が図示され、図２（ａ）に図１（ａ）のＰ部拡大断面図が、図２（ｂ）に図１（ｂ）のＱ部拡大断面図がそれぞれ示されている。
【００１８】
本実施形態によるガスフィルター装置１は、円筒状の胴部を有する外筒２（本発明の外壁部に相当）と、この外筒２の内部で同心円状に設けられる内筒３（本発明の隔壁部に相当）を有するケーシング４を備えており、前記内筒３によって外筒２の内部空間が画成されている。このケーシング４の内外両筒２、３間の環状の内部空間（本発明のガス導入室に相当）の上部には蓋体５が、下部には断面逆三角形状のホッパ６がそれぞれ設けられている。また、前記蓋体５の一部には排ガスを導入するためのガス導入口７が設けられている。前記内筒３の内部空間（本発明のガス導出室に相当）の下部には蓋体８が、上部には除塵された排ガスを導出するためのガス導出口９がそれぞれ設けられている。
【００１９】
前記外筒２は、一定のピッチで円周状に縦方向に配されるボイラー水管１０と、互いに隣接するボイラー水管１０、１０間の隙間を埋めるように、そのボイラー水管１０、１０間に溶着される鉄製の外壁部材１１から構成されている。一方、前記内筒３は、一定のピッチで円周状に縦方向に配されるボイラー水管１０と、互いに隣接するボイラー水管１０、１０間の隙間を埋めるように、それらボイラー水管１０、１０の間に内側（内筒３の中心軸側）から溶着される鉄製の内壁部材１２から構成されている。また、前記外筒２および内筒３に配されるボイラー水管１０の管内には、均一温度の飽和水（あるいは、飽和蒸気）が循環するようにされており、外筒２内筒３双方の温度調整が可能なようにされている。
【００２０】
このように構成される内外両筒２、３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１３が、内筒３の中心軸を中心として水平方向に放射状に、上下方向に多段に配置されている。
【００２１】
前記外壁部材１１には、セラミックフィルター１３の一端部側（外筒２側）の固定部に対応するように、セラミックフィルター１３の外径と略同径の貫通孔１５が穿設され、この貫通孔１５の周縁部には、円筒状の呼び出し口１６が外方に向けて設けられている。
【００２２】
また、前記呼び出し口１６の内周面と、前記セラミックフィルター１３の外周面との間には、セラミックフィルター１３の外周面からの排ガスの漏出を防止するためのグランドパッキン１７が配されている。また、前記呼び出し口１６の端部にはフランジ部が設けられ、このフランジ部にキャップ１８のフランジ部がボルト締結されるように構成されている。さらに、前記キャップ１８の中心部には、外筒２に沿うように配されるパルス管２０から分岐された分岐配管２０'を挿入するための挿入口１８'が設けられており、この分岐配管２０'は、その挿入口１８'から挿入されて、その先端部が前記セラミックフィルター１３の内周部に臨むようにされている。前記キャップ１８の内部には、コイルバネ２１が配されており、このコイルバネ２１によって前記セラミックフィルター１３の一端部に装着されるガスケット１４を環状部材２２を介して押圧するようにされている。
【００２３】
一方、前記内壁部材１２には、前記セラミックフィルター１３の他端部側（内筒３側）に対応するように前記セラミックフィルター１３の他端部が嵌合される貫通孔２３が形成されている。この貫通孔２３は、セラミックフィルター１３の外径と略同径にされ、その内周面には内側（内筒３の中心軸）寄りの位置に雌ねじ部２３ａが形成されている。また、この雌ねじ部２３ａには、フランジ状の頭部２４ａと雄ねじ部２４ｂからなる雄型支持部材２４が螺合されている。
部２４ａと雄ねじ部２４ｂからなる雄型支持部材２４が螺合されている。
【００２４】
前記雄型支持部材２４は、その軸線上に穿設された貫通孔２４ｃを有しており、その雄型支持部材２４が前記内壁部材１２に配された際に、前記セラミックフィルター１３の管内に導入される除塵後の排ガスを、内筒３の内部空間に導くようにされている。また、前記セラミックフィルター１３の他端部には、断面逆テーパ状の孔が穿設されたオリフィス板２７が、その小径側の開口を有する端面がセラミックフィルター１３側となるよう取り付けられており、セラミックフィルター１３管内の急激な圧力低下を防止し、後述の逆洗操作が可能なようにされている。なお、前記雄型支持部材２４のフランジ状の頭部２４ａと内壁部材１２の内壁面との間にはガスケット２５が、前記オリフィス板２７の端面と、雄型支持部材２４の雄ねじ部２４ｂの端面との間には、パッキン２６がそれぞれ配されており、内外両筒２、３間の環状空間から、内筒３の内部空間へのダストが処理されない排ガスの漏出を防止するようにされている。
【００２５】
このように構成されるガスフィルター装置１には、外筒２−内筒３間の環状空間の上部に配されるガス導入口７からダストを含んだ高温の排ガスが導入される。内外両筒２、３間の環状空間に導入された排ガスは、前記セラミックフィルター１３によって濾過されて清浄化された後、このセラミックフィルター１３の管内を通って、内筒３の内部空間に導かれ、その後内筒３の上部に設けられるガス導出口９より系外に導出される。この際、ダストはセラミックフィルター１３の外表面および細孔内に蓄積されるため、前記セラミックフィルター１３の管内に圧縮空気を定期的に噴出し、セラミックフィルター１３の逆洗が行われる。なお、この逆洗により払い落とされたダストは、下方の環状ホッパ６から系外に排出される。
【００２６】
本実施形態におけるガスフィルター装置１によれば、セラミックフィルター１３の両端をそれぞれ支持している外筒２および内筒３の双方にボイラー水管１０が配されているため、そのボイラー水管１０に均一温度の飽和水（あるいは飽和蒸気）を循環させて外筒２、内筒３の温度を調整し、両筒２、３の高温排ガスによる伸びを均一にすることができる。このため、前記セラミックフィルター１３を平行配列のまま保持することができる。こうして、セラミックフィルター１３の端部および、端部の固定部に生じる負担を減らすことができ、セラミックフィルター１３の固定状態を良好に維持することができる。
【００２７】
本実施形態においては、外筒２と内筒３を円筒状に形成したものについて説明したが、図３（ａ）に示されるように、これら外筒２Ａと内筒３Ａを四角筒状に形成しても良い。この場合にも、外筒２Ａおよび内筒３Ａの双方にボイラー水管１０を等ピッチで配するようにする。なお、セラミックフィルター１３は、外筒２Ａおよび内筒３Ａの互いに対向する面に配されて、その内外両筒２Ａ、３Ａ間に平行配列される。これ以外の点については前記実施形態のものと基本的に異なるところがないため、その詳細な説明を省略する。
【００２８】
また、図３（ｂ）に示されるように、複数個のボイラー水管１０が配される四角筒状の外筒２Ｂの互いに対向する壁部に、複数個のボイラー水管１０が配された二枚の隔壁３０を、互いに対向するように取り付けるようにする実施形態も可能である。この場合、二枚の隔壁３０、３０および、外筒２の壁部によって囲まれる内室部３１（本発明におけるガス導出室に相当）の上部に、清浄化された排ガスを導出するためのガス導出口（図示せず）が設けられ、その二枚の隔壁３０、３０を介して前記内室部３１の左右にそれぞれ隣接配置される外室部３２、３２（本発明におけるガス導入室に相当する。）の上部に、排ガスを導入するためのガス導入口（図示せず）が設けられ、両外室部３２、３２内に、複数個のセラミックフィルター１３が多列多段に平行配列される。
【００２９】
前記各実施形態においては、内壁部および外壁部をいずれも鉄製の壁部材で構成したものを説明したが、極端に高温の排ガスを除塵する際等、温度コントロールが必要な場合には、外筒および内筒（もしくは隔壁）に、耐火物を内張りすることもできる。この場合にも、この耐火物に沿うようにボイラー水管を配するのが好ましい。
【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Ｐ部拡大断面図（ａ）および、図１（ｂ）のＱ部拡大断面図（ｂ）である。
【図３】図３（ａ）（ｂ）は、他の実施形態における、ガスフィルター装置の水平断面図である。
【図４】図４は、従来のガスフィルター装置を示す水平断面図（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５】図５は、図４の部分拡大断面図である（図４（ｂ）のＲ部拡大断面図）
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ ガスフィルター装置
２、２Ａ、２Ｂ 外筒
３、３Ａ 内筒
４、４Ａ、４Ｂ ケーシング
１０ ボイラー水管
１３ セラミックフィルター
３０ 隔壁

Claims (2)

1. 筒状に配される外壁部と、この外壁部に取り囲まれる内部空間に設けられる隔壁部とを有し、この隔壁部によって、前記内部空間が、排ガスが導入されるガス導入室と、除塵後の清浄ガスを導出するガス導出室に画成されるとともに、前記外壁部にセラミックフィルターの一端部が、前記隔壁部にそのセラミックフィルターの他端部がそれぞれ固定されて、前記ガス導入室を跨ぐようにそのセラミックフィルターが架設されてなるガスフィルター装置において、
   前記外壁部および隔壁部の双方に、熱交換用のボイラー水管を配することを特徴とするガスフィルター装置。
2. 前記外壁部および隔壁部は、耐火物によって内張りされる請求項１に記載のガスフィルター装置。

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