JP5656133B2 - 高温ガス濾過システムおよび前記システムを再生するためのプロセス - Google Patents

Description

本発明は、フィルタ容器と、前記フィルタ容器の内部を原料ガス（ｒａｗ ｇａｓ）区域と清浄ガス区域とに区分するチューブシートであって、前記フィルタ容器が原料ガス区域に原料ガス入口を備え且つ清浄ガス区域に清浄ガス出口を備える、チューブシートと、原料ガス部及び清浄ガス端部を有する複数のフィルタエレメントとを備える高温ガス濾過システムに関する。前記フィルタエレメントは、それらの清浄ガス端部によりチューブシートに接続されるとともに、それらの原料ガス部が前記容器の内部の原料ガス区域内へと延びる。高温ガス濾過システムは、フィルタエレメントを再生するための逆流装置を更に備える。

本発明はまた、前述したような高温ガス濾過システムを再生するためのプロセスに関する。

一般に、高温ガス濾過システムによって濾過されるべき原料ガス流は、前記原料ガス入口を経てフィルタ容器内に入って前記複数のフィルタエレメントを通過し、その間に、原料ガス中流に含まれる汚染物質がフィルタエレメントの原料ガス部の上流側表面上に収集される。清浄ガスがフィルタエレメントの清浄ガス端部から流出して清浄ガス区域に入り、そして、清浄ガス流が前記清浄ガス出口を経て容器から排出される。

時として、フィルタエレメントの上流側で収集される汚染物質は、再生プロセスにおいて、前記逆流装置によって生成される逆流ガスパルスによりフィルタエレメントから除去される。除去された汚染物質は、収集されて、フィルタ容器の原料ガス区域から排出される。高温ガス濾過システムの長期性能は、再生プロセスの有効性に大きく依存する。フィルタエレメントの再生は、フィルタエレメントの障害または破損のおそれを高める隣合うフィルタエレメントの上流側表面間での汚染物質のブリッジの形成によって妨げられる場合がある。

前述したタイプの高温ガス濾過システムは、しばしば、非常に大きい寸法を必要とする。フィルタ容器は、約４ｍの直径と約１４ｍの高さとを有するとともに、１０００個以上のフィルタエレメントを受け入れることが非常に好適である。

一般に、フィルタエレメントは、セラミック材料から形成され、約１．５〜２．５ｍの長さと、約６０ｍｍの外径とを有する。あるいは、フィルタエレメントが金属から形成されてもよい。かかるフィルタエレメントは更に長い長さを有してもよい。チューブシートとフィルタエレメントとを含む典型的なフィルタ容器は、約１００メトリックトンの質量を有する場合がある。

米国特許第５，１４３，５３０号に係る高温ガス濾過システムでは、微粒子物質が複数のフィルタキャンドル型フィルタエレメントの外（上流側）表面上に堆積される。複数のフィルタエレメントは、多数のフィルタエレメントのグループに区分される。各グループのフィルタエレメントにおける清浄ガス端部は、清浄ガス出口と流体連通する個々独立の濾過チャンバに接続される。再生プロセス中、清浄ガスパルスが逆流供給ラインへ導入されて、フィルタエレメントのグループ数および濾過チャンバ数に対応する数の清浄ガス流へと分けられる。

米国特許第５，７５２，９９９号は、米国特許第５，１４３，５３０号とは異なり、原料ガスがフィルタキャンドル内部へ供給され、それにより、原料ガス中に含まれる微粒子物質がフィルタエレメント内に蓄積し、その結果、隣合うフィルタエレメント間での微粒子汚染物質のブリッジの形成が回避される、高温ガス濾過システムを提案する。フィルタエレメントを再生するため、蓄積された微粒子物質をフィルタエレメント内から排出するように清浄ガスパルスが注入される。複数のフィルタエレメントはフィルタエレメントの幾つかのグループへと区分され、各グループはプレナムチャンバ内に受け入れられる。

プレナムチャンバはフィルタエレメントの全体を受け入れるため、そのようなコンセプトは製造コストを著しく増大させる。

また、原料ガス中に含まれる汚染物質を収集するために外面の代わりにフィルタキャンドルの内面を使用すると、利用できる濾過（上流側）表面が相当に減少し、その結果、システムの濾過能力がかなり低下する。したがって、再生プロセスがより頻繁に行なわれなければならない。

米国特許出願公開第２００２／００１４１５６号A1によれば、高温ガス濾過システムのフィルタエレメントには、それらの清浄ガス端部に、フィルタエレメントのうちの１つが破損する場合に更なる安全性を与えるいわゆる安全ヒューズが設けられる。濾過システムは、流動力学的な制御要素の形態を成す閉鎖要素を有する清浄ガス出口を更に備え、閉鎖要素は、バックフラッシュガスパルスがフィルタ容器の内部の清浄ガス区域内へ供給されるときに容器の清浄ガス出口を自動的に閉鎖する。この濾過システムは、約数十ミリ秒の非常に短い切り換え時間を有する高速バルブを使用する。流動力学的な制御要素は、清浄ガスの流れに対して著しい抵抗を必然的に与える。

本発明の課題は、逆流特性が改善され、より簡単な構造を有するとともに、妥当なコストで製造できる高温ガス濾過システムを提供することにある。

本発明の課題は、請求項１に係る高温ガス濾過システムによって解決される。

本発明の高温ガス濾過システムで一般に使用されるフィルタ容器の内部は略円筒形状を有する。フィルタ容器の内部は、殆どの場合、フィルタエレメントを受け入れる１つのチューブシートにより、原料ガス区域と清浄ガス区域とに区分される。

本発明によれば、複数のフィルタエレメントは、共通のチューブシートに接続される２つ以上のフィルタエレメントから成る２つ以上のグループを成して配置される。また、フィルタ容器の内部の清浄ガス区域内には２つ以上のプレナムチャンバが設けられ、これらのプレナムチャンバは、フィルタエレメントの２つ以上のグループの清浄ガス端部を受け入れる。一般に、プレナムチャンバはチューブシートによって支持される。

プレナムチャンバは、各プレナムチャンバの内部をフィルタ容器の内部の清浄ガス区域と直接に連通させるガス交換開口を備える。濾過システムの通常の濾過工程中、清浄ガスは、ガス交換開口を介して容器の清浄ガス区域へ排出される。一般に、ガス交換開口はプレナムチャンバの中心部に配置される。

本発明の高温ガス濾過システムは、プレナムチャンバごとに、すなわち、フィルタエレメントのグループごとに個々独立の逆流ガスパイプを備える逆流装置を更に含む。

逆流ガスパイプの出口はプレナムチャンバのガス交換開口へ向けられ、また、逆流ガスの流れは、それぞれのプレナムチャンバのガス交換開口へ供給されて、プレナムチャンバ内でフィルタエレメントの前記グループの様々なフィルタエレメントへと分配される。

本発明の濾過システムは、高温ガス濾過システムの継続する工程中に、フィルタエレメントの個々のグループまたは幾つかのグループの再生を可能にする。

逆流パイプの出口開口の形態、すなわち、本発明に係るプレナムチャンバのガス交換開口の自由断面積と比べた逆流パイプの出口開口の自由断面積は、音波ジェットパルスではなく、大きな制限されたジェットパルスの使用を可能にする。

本発明に係る高温ガス濾過システムは、非常に高い洗浄力を可能にするとともに、逆流ガス圧を調整することにより幅広い範囲にわたって変えられ得る洗浄力に関する高い柔軟性を与える。

本発明の好ましい実施形態によれば、逆流ガスパイプの自由断面積は、プレナムチャンバのガス交換開口の自由断面積の約１２％以上、より好ましくは約１５％〜約５０％、更に好ましくは約２０％〜約４０％に相当する。

本発明の他の好ましい実施形態によれば、前記逆流ガスパイプの前記出口は、前記プレナムチャンバの入口開口の上端付近に配置され、随意的ではあるがガス交換開口の上端と概ね同一の平面上に配置される。

代わりの好ましい実施形態において、逆流パイプは、その出口がプレナムチャンバの入口開口内へと延びるように配置される。

プレナムチャンバのガス交換開口に対する逆流ガスパイプの出口の前述した代わりの配置のいずれにおいても、前記逆流ガスパイプの出口とガス交換開口との間に設けられる空間は、ガス流を実質的に妨げることなくシステムの通常の濾過工程中に清浄ガスを通過させることができるように十分大きい。

フィルタエレメントのグループの清浄ガス端部を組み込む、あるいは、受け入れるために使用されるプレナムチャンバは、様々な形態を有してもよい。

第１の代替案によれば、プレナムチャンバは、チューブシートの表面と平行な平面内で円形形態を有してもよい。この場合、一般に、プレナムチャンバによって受け入れられるフィルタエレメントのグループは、チューブシートの円形領域内に配置される。

更なる好ましい実施形態によれば、プレナムチャンバは、チューブシートの表面に対して平行な平面内で非円形形態、例えば略三角形の断面形態、または、円の概ね一部に対応する形態を有する。プレナムチャンバのこれらの形態は、多数のフィルタエレメントをチューブシートに接続できるようにする。それにより、濾過システムの濾過能力が最大になる。

より好ましくは、プレナムチャンバの円の一部の形態および略三角形形態はそれぞれ鋭角を伴わずに形成され、それにより、フィルタエレメントのグループの全てのフィルタエレメントへの逆流ガスの流れの均一な分配が促進される。代わりに、プレナムチャンバの角は、面取りされてもよく、あるいは、先端が断ち切られてもよい。

フィルタエレメントのグループの周囲に配置されるプレナムチャンバの側壁は、チューブシート面の表面に対して直角に方向付けられてもよい。プレナムチャンバは、その中心部にガス交換開口を組み入れる平坦な、あるいは、ドーム形状の上壁によって覆われてもよい。

別の方法として、プレナムチャンバは、全体として、ドーム形状に形成されてもよく、その中心部にガス交換開口を組み入れてもよい。

更なる代替案によれば、プレナムチャンバは、先細り形状または円錐形状に形成されてもよく、その中心部にガス交換開口を組み入れてもよい。

ガス交換開口は様々な形態を有してもよい。チューブシート表面と平行な自由断面積は一般に円形である。

ガス交換開口は、その最も簡単な形態において、略円形である。ガス交換開口は、プレナムチャンバの上壁の一体部分として形成されてもよい。あるいは、ガス交換開口は、プレナムチャンバの上壁の中心部からフィルタ容器の清浄ガス区域内へと延びる管状構造体の上端に配置することができる。

更なる代替案によれば、ガス交換開口がテーパ状に形成されてもよく、この場合、大きい方の断面積がフィルタ容器の清浄ガス区域に晒される。このとき、自由断面積の関係は、逆流パイプ出口が配置される高さにおけるガス交換開口の自由断面積に基づいて計算される。逆流パイプ出口がガス交換開口の上端よりもやや上側に配置される場合には、ガス交換開口の上端の自由断面積が割合（パーセンテージ）を計算するための基準である。

好ましい高温ガス濾過システムの逆流装置は、逆流ガスパイプを逆流ガスリザーバに対して個別に接続できるようにする逆流バルブを含む。好ましい逆流バルブは、約０．８〜約１．１、より好ましくは約０．９〜約１．１の逆流ガスパイプの内径に対して公称直径を有する。

また、逆流ガスパイプバルブは、約４００ミリ秒以下、より好ましくは約２００ミリ秒以下の開放時間を有する逆流バルブから選択される。しかしながら、本発明の濾過システムの良好な動作のために数十ミリ秒の開放時間を有する超高速バルブは必要ない。開放時間は、バルブを完全閉状態から完全開状態へと至らせるために必要とされる時間を特徴付ける。

本発明の高温ガス濾過システムの動作の安全性を高めるために、各フィルタエレメントに安全ヒューズを設けることが望ましい。一般に、安全ヒューズはフィルタエレメントの清浄ガス端部に接続される。安全ヒューズは、フィルタエレメントと同軸に配置されるのが好ましい。

本発明によれば、好ましい逆流装置は、逆流ガスのパルスをプレナムチャンバに与えるようになっていることが好ましい。

より好ましくは、逆流装置により与えられるジェットパルスは、清浄ガス区域の所定量の清浄ガスが逆流ガスの流れによってプレナムチャンバ内へ吸引されるようにプレナムチャンバのガス交換開口へと方向付けられる。前述したように、ジェットパルスは、プレナムチャンバのガス交換開口へ非音波ジェットパルスとして供給されるのが好ましい。

また、本発明は、高温ガス濾過システムを再生するためのプロセスに関し、このプロセスは、逆流ガスの非音波ジェットパルスを逆流ガスリザーバから逆流ガスパイプを介してフィルタエレメントの少なくとも１つのグループのプレナムチャンバへ与えるステップを備える。

非音波ジェットパルスは、それが清浄ガスを清浄ガス区域からプレナムチャンバ内へ吸引するようにプレナムチャンバのガス交換開口へ供給されるのが好ましい。

更なる好ましい実施形態において、ジェットパルスは、フィルタエレメントのグループの一部分に対して、フィルタエレメントのグループの残りの継続する濾過工程中に与えられる。

本発明の前述した及び他の態様、実施形態、目的、および、特徴は、図面および例と併せて以下の説明から更に十分に理解されるであろう。

本発明の高温ガス濾過システムの一実施形態を概略図で示している。 本発明の高温ガス濾過システムの別の実施形態を概略図で示している。 本発明の高温ガス濾過システムのためのプレナムチャンバの一実施形態を斜視図および上面図で示している。 本発明の高温ガス濾過システムのためのプレナムチャンバの別の実施形態を斜視図および上面図で示している。 本発明の高温ガス濾過システムのためのプレナムチャンバの更なる実施形態を斜視図および平面図で示している。 本発明の高温ガス濾過システムのためのプレナムチャンバの更に別の実施形態を斜視図および平面図で示している。 本発明の高温ガス濾過システムの再生特性を評価するための試験環境を概略的に示している。 従来技術の装置と比較した、第１の組の試験条件において一群のフィルタエレメントで得られる圧力差の図を示している。 従来技術の装置と比較した、第２の組の試験条件において一群のフィルタエレメントで得られる圧力差の図を示している。

図１Ａは、略円筒形状を成すフィルタ容器１２を備える本発明に係る高温ガス濾過システム１０を示している。フィルタ容器１２の内部は、チューブシート１８によって原料ガス区域１４と清浄ガス区域１６とに区分されている。

フィルタ容器１２は、原料ガス区域１４内に、原料ガス区域１４と流体連通する原料ガス入口２０を備える。

フィルタ容器１２は、その上部に、清浄ガス区域１６と流体連通する清浄ガス出口２２を備える。

フィルタ容器１２の横断面全体にわたって延びるチューブシート１８は複数の開口（詳しく図示せず）を備え、これらの開口のそれぞれは対応のフィルタエレメント２４，２５を受け入れる。フィルタエレメント２４は清浄ガス端部２６と原料ガス部２８とを備え、清浄ガス端部２６はチューブシート１８に接続され、一方、原料ガス部２８は、チューブシート１８から、フィルタ容器１２の原料ガス区域１４内へと下方に延びる。同様に、フィルタエレメント２５は、チューブシート１８に受け入れられる清浄ガス端部２７と、フィルタ容器１２の原料ガス区域１４内へと延びる原料ガス部２９とを有する。

複数のフィルタエレメント２４，２５は複数のグループに分けられる（図１Ａでは、フィルタエレメント２４のグループが図示されて参照符号３０で表わされ、フィルタエレメント２５のグループが参照符号３２を用いて示される）。

フィルタ容器１２の下部には、フィルタ容器１２の下端を閉じる円錐形状部３４が設けられ、この円錐形状部３４は微粒子汚染物質のための出口３５を備える。

チューブシート１８の上部には２つのプレナムチャンバ３６，３８が取り付けられ、これらのプレナムチャンバのそれぞれは、フィルタエレメントの１つのグループ３０，３２の清浄ガス端部２６，２７をそれぞれ受け入れる。

各プレナムチャンバ３６，３８の上壁の中心位置には管状延出部４０，４２が取り付けられ、当該管状延出部の上端はガス交換開口４４，４６をそれぞれ備える。

フィルタ容器１２の原料ガス入口２０に流入する原料ガスは、複数のフィルタエレメント２４，２５によって濾過されて、管状のフィルタエレメント２４，２５の多孔質構造を通過し、それにより、原料ガス中に含まれる汚染物質がガスから除去される。その場合、清浄ガス端部２６，２７のそれぞれを経て排出されるフィルタエレメント２４，２５内の清浄ガスは、各プレナムチャンバ３６，３８内へと蓄積していく。フィルタエレメントは、焼結セラミック材料または金属から形成されるとよい。

清浄ガスは、プレナムチャンバ３６，３８から、ガス交換開口４４，４６を経て清浄ガス区域１６内へと抜ける。清浄ガスは、清浄ガス区域１６から、清浄ガス出口２２を経てフィルタ容器１２から排出される。

原料ガス入口２０内へ供給される原料ガスに含まれる汚染物質の量に応じて、フィルタエレメント２４，２５は、フィルタエレメント２４，２５の上流側表面に付着される汚染物質を除去して、隣合うフィルタエレメント２４，２５のそれぞれの間で汚染物質のブリッジが形成されるのを回避するために、程度の差こそあれ、頻繁に再生される必要がある。フィルタエレメント２４，２５の上流側表面に付着する汚染物質材料を除去するため、例えば約１〜５バールの高圧の空気等を保持する逆流ガスリザーバ５２を備える逆流装置５０が設けられる。逆流装置５０は、逆流ガスバルブ５８，６０を介して逆流ガスリザーバ５２に接続される逆流パイプ５４，５６を備える。

これらの逆流バルブ５８，６０は、ガスリザーバ５２からの高圧ガスを逆流ガスパイプ５４，５６とプレナムチャンバ３６，３８のそれぞれのガス交換開口４５，４６へと向けられる逆流ガスパイプ５４，５６の出口端６２，６４とをそれぞれ介して供給できるように、互いに独立であり別々に動作可能である。

逆流ガスバルブ５８または６０を作動させることにより、フィルタエレメント２４または２５のグループ３０または３２を、ガスリザーバ５２から逆流ガスバルブ５８，６０と逆流パイプ５４，５６とを経て供給される逆流ガスパルスによって互いに独立に再生することができる。ガスパルスは、プレナムチャンバ３６，３８へとそれらのガス交換開口４４，４６を通じて供給される。

ガス交換開口４４，４６の自由断面積は、逆流ガスパイプ４４，４６のそれぞれの出口端６２，６４の自由断面積より大きい。逆流パイプ５４，５６の出口開口の自由断面積は、例えば、それぞれのプレナムチャンバのガス交換開口の自由断面積の約１２％〜９０％に相当する。逆流ガスパイプ５４，５６の出口端６２，６４はガス交換開口４４，４６に対してシールされず、そのため、出口端６２，６４とそれぞれのガス交換開口４４，４６との間には、通常の濾過工程中に清浄ガスがプレナムチャンバ３６，３８から相当にスムーズに流出することができるようにする隙間が存在する。

逆流ガスパルスをプレナムチャンバ３６または３８へ供給することにより、清浄ガス区域１６からのガスが、出口端６２，６４とガス交換開口４４，４６のそれぞれとの間の隙間を通じてプレナムチャンバ３６または３８内へ引き込まれ、それにより、プレナムチャンバ内へ供給されてその後にフィルタエレメント２４または２５のグループへ供給されるガス量が増大される。

本発明は、ガスを逆流ガスリザーバ５２からプレナムチャンバ３６，３８へ供給する際に音波ジェットパルスまたは超音波ジェットパルスを使用する必要がなく、その量が清浄ガス区域１６から吸引される清浄ガスによって増大されるかなり大きな制限パルスにより、満足な再生効果が与えられる。

この構成により、非常に高い洗浄力を与えることができるとともに、逆流ガス圧を変えることにより幅広い範囲にわたって洗浄力を調整できる高い柔軟性が得られる。

フィルタエレメント２４，２５の上流側表面に付着する微粒子汚染物質は、プレナムチャンバ３６，３８へ供給されてその後に管状のフィルタエレメント２４，２５の内部空間へ供給される逆流ガスパルスによって除去される。汚染物質は、これらのフィルタエレメント２４，２５の上流側表面から除去されて、フィルタ容器１２の下側円錐部４４内へと重力により運ばれ、閉鎖可能な微粒子出口３５（詳しく図示せず）によって除去されるとよい。

図１Ｂは、図１Ａに示される高温ガス濾過システムに実質的に対応する本発明に係る高温ガス濾過システム１０’を示している。したがって、同様の部分については同じ参照符号で示している。

しかしながら、高温ガス濾過システム１０’は、図１Ａの高温ガス濾過システム１０の構造的特徴に加えて、その多孔率がフィルタエレメント２４，２５の多孔率よりも大きい管状セラミックフィルタエレメントの形態を成す複数の安全ヒューズ７０を備える。

安全ヒューズ７０は、フィルタエレメント２４，２５のそれぞれの清浄ガス端部２６，２７に同軸的に取り付けられる。

フィルタ容器１２の原料ガス入口２０へ入る原料ガスは、複数のフィルタエレメント２４，２５によって濾過されて、管状のフィルタエレメント２４，２５の多孔質構造を通過し、それにより、原料ガスに含まれる汚染物質がガスから除去される。その場合、清浄ガス端部２６，２７のそれぞれを経て排出されるフィルタエレメント２４，２５内の清浄ガスが蓄積していく。清浄ガスがフィルタエレメント２４，２５から各プレナムチャンバ３６，３８内へ抜け出る前に、清浄ガスは安全ヒューズ７０を通過しなければならない。安全ヒューズ７０は、それらの大きな多孔率に起因して、圧力降下を大幅に増大させない。

清浄ガスは、プレナムチャンバ３６，３８から、ガス交換開口４４，４６を経て、清浄ガス区域１６内へと流出する。図１Ａの高温ガス濾過システム１０の場合のように、清浄ガスは、清浄ガス区域１６から、清浄ガス出口２２を経てフィルタ容器１２から排出される。

フィルタエレメント２４，２５の上流側表面に付着する汚染物質を取り除くため、逆流装置５０は、前述の高温ガス濾過システム１０において説明した態様と同じ態様で動作される。

逆流ガスは、プレナムチャンバ３６，３８のそれぞれの各ガス交換開口４５，４６の方へと向けられる逆流ガスパイプ５４，５６の出口端６２，６４を経て供給される。逆流ガスは、安全ヒューズ７０を通過した後、フィルタエレメント２４，２５の内部へと入る。

安全ヒューズ７０のより大きな多孔率に起因して、高温ガス濾過システム１０’においても非常に高い洗浄力を与えることができ、また、先と同様に、逆流ガス圧を変えることにより幅広い範囲にわたって洗浄力を調整できる高い柔軟性が存在する。

図２Ａは、第１の典型的な実施形態における本発明の高温ガス濾過システムのプレナムチャンバ１００を詳しく示しており、プレナムチャンバ１００は、フィルタ容器のチューブシートの表面と平行に見たときに円形の一部分の断面形態を有する。

プレナムチャンバ１００は、２つの真っ直ぐな側壁１０２，１０４と、外側および内側の弓形の側壁１０６，１０８とから構成される。側壁１０２，１０４，１０６，１０８はチューブシート（図示せず）の表面に対して直角に配置される。プレナムチャンバ１００はその上端が上壁１１０によって終端する。プレナムチャンバ１００の上壁１１０は中心位置にガス交換開口１１２を組み入れており、このガス交換開口１１２は、プレナムチャンバ１００内に受け入れられるフィルタエレメントのグループの清浄ガス端部から出る清浄ガスが、プレナムチャンバ１００からフィルタ容器の内部の清浄ガス区域内へと抜け出ることができるようにする。

プレナムチャンバ１００の上端には逆流ガスパイプ１２０の下部が示されており、逆流ガスパイプの出口１２２はプレナムチャンバ１００のガス交換開口１１２へ向けられる。

逆流ガスパイプ１２０の開口１２２は、図２Ａでは、プレナムチャンバ１００のガス交換開口１１２の上端と概ね同一の平面内にあるように示されている。本発明に係る高温ガス濾過システムの特定の用途または環境のニーズにしたがって、逆流ガスパイプ１２０は、両方向矢印１２４により示されるように異なる垂直位置に取り付けられてもよい。逆流ガスパイプ１２０の開口１２２の断面積がプレナムチャンバ１００のガス交換開口１１２の断面積の例えば約１２％〜約９０％に相当することが重要である。

この実施形態では、逆流ガスパイプ１２０の開口１２２の断面積は約７０％に概ね相当する。

図２Ａに含まれるプレナムチャンバ１００の上面図から分かるように、側壁１０２，１０４は、フィルタエレメントの１４個のグループを受け入れる最大で１４個のプレナムチャンバ１００をフィルタ容器のチューブシートの円形表面上に位置させることができるように約２５°の角度を成して配置される。

図２Ｂは、本発明の高温ガス濾過システムで使用されるべきプレナムチャンバ１４０の第２の代替案を示している。図２Ｂに示されるものと同様に、図２Ｂのプレナムチャンバ１４０は、約２５°の角度を成して配置される２つの平坦な、あるいは、真っ直ぐな側壁１４２，１４４を備える。

２つの弓形側壁１４６，１４８がプレナムチャンバ１４０の基本構造を補完する。上壁１５０がプレナムチャンバ１４０の上部を閉じる。プレナムチャンバ１４０の下端はチューブシート（図示せず）の上面に当接する。

プレナムチャンバ１４０は、プレナムチャンバ１００の側壁１０８が内側に膨らんでいるのに対して弓形側壁１４８が外側に膨出しているという点において、図２Ａに示されるプレナムチャンバ１００とは異なる。

側壁１４０を外側に膨出させることにより、チューブシートの更なる領域がプレナムチャンバ１４０によって覆われ、それにより、フィルタエレメントのグループの更なるフィルタエレメントをプレナムチャンバ１４０内に受け入れることができる。

フィルタ容器の原料ガス入口が、フィルタ容器内へと入り込むとともに、フィルタ容器の中心付近で上方に延びるパイプの部分に原料ガスを排出する場合には、図２Ａにおける側壁１０８の別の形態が使用される。なお、パイプの前記部分は、そのような場合にはフィルタエレメントを欠いたままとなる。

プレナムチャンバ１００との他の違いは、プレナムチャンバ１４０が上壁１５０の一部としてではないガス交換開口を備えるという点において与えられる。代わりに、上壁１５０の中心部に、上壁１５０から上方へ延びる管状要素１５２が取り付けられる。管状要素１５２は、その上端に、プレナムチャンバ１４０のガス交換開口１５４を画定する。逆流パイプ１６０がプレナムチャンバ１４０のガス交換開口１５４へ向かう方向に延びており、逆流パイプの下端が出口開口１６２を画定している。この場合も先と同様に、ガス交換開口１５４および逆流ガスパイプ１６０の下端の開口の自由断面積は、開口１６２の自由断面積がガス交換開口１５４の自由断面積の約７０％に相当するようになっている。

図３Ａおよび図３Ｂには、異なるタイプのプレナムコンセプトが示されており、この場合には、垂直側壁を有するプレナムチャンバの代わりに、円錐状の構造を成すプレナムチャンバが使用される。

図３Ａは、図３Ａの上面図から明らかなように、円形断面を有するプレナムチャンバ２００を示している。

プレナムチャンバ２００は３つの異なる部分から構成され、最も下側の第１の部分２０２は円錐台として形成され、この部分の下端２０４は、一般にフィルタ容器のチューブシート上に載置して、チューブシートに取り付けられるフィルタエレメントの清浄ガス端部を受け入れる。

上端２０６は、第１の手法では、プレナムチャンバ部分２０２のみから成るプレナムチャンバのガス交換開口を形成することができる。

しかしながら、この実施形態では、上端２０６は円筒状のプレナムチャンバ部分２０８を支持し、この部分の上端２１０は、プレナムチャンバ部分２０２，２０８から成るプレナムチャンバのためのガス交換開口を形成することもできる。

先と同様に、図３Ａに示される実施形態では、第３のプレナムチャンバ部分２１２がプレナムチャンバ部分２０８の上端２１０によって支持され、図３Ａの特定の実施形態においては、この第３のプレナムチャンバ部分２１２がプレナムチャンバ２００のガス交換開口２１４を形成する。

プレナムチャンバ２００の上側には逆流ガスパイプ２２０が配置され、このパイプの下端２２２は、ガス交換開口を形成するプレナムチャンバ部分２１２の上端２１４内へ突出する。参照符号２１３のラインの高さにおけるプレナムチャンバ部分２１２の自由断面積および逆流パイプ２２０の下端２２２の自由断面積は、比率を計算するのに役立つ。このケースでは、比率が約５０％である。

なお、逆流パイプ２２０の下端２２２の垂直位置は、両方向矢印２１５により示されるように異なる高さに配置されてもよい。

図３Ｂは、図３Ａのプレナムチャンバ２００の場合と同様な原理にしたがって設計されたプレナムチャンバ２５０を示している。

プレナムチャンバ２５０の最も下側の部分は、図３Ｂの上面図に示されるように略三角形状を有し、三角形の角は先端が切られている。したがって、フィルタエレメントの任意の更なる清浄ガス端部を受け入れることができないプレナムチャンバ２５０内の余分な容積が避けられ、それにより、プレナムチャンバ２５０が有する容積が制限されるとともに、逆流ガスがプレナムチャンバ２５０内に更に均一に分配される。

最も下側の部分２５２は、プレナムチャンバ２００の最も下側の部分２０２と同様に、プレナムチャンバそれ自体としての機能を果たし、一方、このとき、最上端２５６は、そのようなプレナムチャンバのためのガス交換開口を形成して画定する。

しかしながら、図３Ｂの実施形態では、プレナムチャンバ部分２５２の最上端２５６に、円筒状のプレナムチャンバ部分２５８が取り付けられ、この部分の上端２６０も、プレナムチャンバ全体のためのガス交換開口としての機能を果たすことができる。そのような場合には、プレナムチャンバがプレナムチャンバ部分２５２，２５８のみから成る。

先と同様に、また、図５および図６に関連して説明される理由により、プレナムチャンバ部分２５８の最上端２６０には、図３Ｂのプレナムチャンバ２５０のためのガス交換開口２６４を形成する円錐形状の拡大するプレナムチャンバ部分２６２が取り付けられ、ガス交換開口２６４の自由断面積は、逆流パイプ２７０が図３Ｂに示されるようにその下端２７２を上端２６４と同一平面上に、あるいは、それよりも僅かに上側にした状態で配置されるときの断面比率を計算するために使用される。

計算されて逆流パイプの自由断面積と比較されるべき自由断面積は、プレナムチャンバ部分２６２の上端に対する逆流パイプの端部の位置によって決まる。

図４は、従来の音波ジェットパルス再生型高温ガス濾過システムと比較した本発明の利点を明らかにするために以下の実施例と関連して使用される試験装置３００を示している。

試験装置３００は容器３０２を備え、この容器の上端は、複数のフィルタエレメント（以下の例では、１．５ｍの長さのＤＩＡ−ＳＣＨＵＭＡＬＩＴＨ １０−２０型の４８本のセラミックフィルタキャンドル）を受け入れるチューブシート３０４によって閉じられる。

チューブシート３０４上には、図３Ａのプレナムチャンバ２００に対応するプレナムチャンバが取り付けられ、このプレナムチャンバの上端２１４は、図６に関連する報告例におけるプレナムチャンバ２００のためのガス交換開口を形成する。

図５と関連して報告される試験データは、プレナムチャンバ２００がプレナムチャンバ部分２０２，２０８のみから成っていたという設定によりもたらされる。このとき、ガス交換開口は、プレナムチャンバ部分２０８の上端２１０によって与えられた。

プレナムチャンバ２００のプレナムチャンバ部分の寸法は以下の通りであった。
チャンバ部分２０２の下端２０４の内径：７３０ｍｍ
チャンバ部分２０２の上端２０６の内径：２１０ｍｍ
チャンバ部分２０８の内径：２１０ｍｍ
チャンバ部分２１２の下端２１０の内径：２１０ｍｍ
チャンバ部分２１２の上端２１４の内径：２７０ｍｍ

出口の内径に対応する逆流ガスパイプ３０６の内径は、以下の表１に記載されるような様々な試験設定に関して変えられた。

プレナムチャンバ部分の高さは、以下に相当する。
チャンバ部分２０２に関しては１１７５ｍｍ
チャンバ部分２０８に関しては２５０ｍｍ
チャンバ部分２１２に関しては１５５ｍｍ

試験システム３００は清浄ガス区域を含まず、また、容器３０２は、実際の高温ガス濾過システムの原料ガス区域に対応する環境をフィルタエレメントにそのまま与える。有意な試験結果を得るために清浄ガス区域は必要とされない。

逆流ガスパイプ３０６はプレナムチャンバ２００のガス交換開口へ向けられ、このガス交換開口は、１つの試験環境では、プレナムチャンバ部分２０８の上端２１０によって表わされ（最も上側のプレナムチャンバ部分２１２が取り除かれる；試験結果が図５にまとめられている）、また、他の試験環境では、プレナムチャンバ部分２１２の上端２１４によって表わされる（試験結果が図６にまとめられている）。逆流パイプ３０６の下端３０８は、いずれの場合にも、プレナムチャンバのガス交換開口と概ね同一の平面上に配置される。

逆流ガスパイプ３０６は、供給ライン３１２を介して圧縮空気を受ける１０００ｌの容積の逆流ガスリザーバ３１０から逆流ガスを受ける。

逆流ガスリザーバ３１０の供給側における圧力状態は、目視の圧力計３１４と圧力監視装置３１６とによって監視される。

ガスリザーバ３１０は、２５０ｍｍの内径の供給ライン３２０を介して逆流パイプ３０６に接続される。供給ライン３２０は、２つの９０°屈曲部を含み、空気圧駆動されるバルブ３２２を介して逆流ガスパイプ３０６に接続される。供給ライン３２０、バルブ３２２、および、逆流ガスパイプ３０６の全体の容積は１３０ｌに相当する。バルブ３２２を作動させるための空気圧装置が参照符号３２４で概略的に示されている。

逆流実験中のプレナムチャンバ２００内および個々のフィルタエレメント内の圧力状態を監視するため、複数の圧力監視機器３３０，３３２，３３４，３３６がプレナムチャンバ２００とフィルタエレメント３４０のうちの１つとに取り付けられる。

試験中に得られる圧力監視装置３１６，３３０，３３２，３３４，３３６からの圧力データを含むデータは、部分３６０として模式的に示されるコンピュータシステムで収集される。

図５および図６に示される試験結果は、周囲温度およびシステム圧力で行なわれた試験に関する。圧力差値は、逆流パルス中に圧力監視装置３３６により測定される値に対応する。図５および図６のグラフから明らかなように、逆流ガス圧は変えられた。

従来技術のシステムにおける試験設定（基準）
基準システムにおける試験設定で使用されるバルブ３２２は、約１００ミリ秒の開放時間を有するＤＮ８０ Ｍｕｌｌｅｒ Ｃｏａｘバルブ（供給元：Ｍｕｌｌｅｒ Ｃｏ−Ａｘ ＡＧ、ドイツ）であった。

逆流パイプ３０６は約８０ｍｍの内径を有していた。逆流ガスパイプ３０６の出口端では、４０ｍｍの内径を有するノズルが使用された。ノズルは、プレナムチャンバのガス交換開口２１４よりも約２００ｍｍ上側に配置された。

自由断面積の比率は２．２％であった。

基準システムによって形成される逆流ガスパルスは音速であった。

本発明のシステムにおける試験設定
使用されたバルブ３２２は、１５０ｍｍの公称直径と約２００ミリ秒の開放時間とを有するＤＮ １５０バタフライバルブ（供給元：ＴＹＣＯ Ｖａｌｖｅｓ ＆ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ＧｍｂＨ， Ｍｏｎｃｈｅｎｇｌａｄｂａｃｈ, ドイツ）であった。

逆流ガス出口３０８は、ガス交換開口２１０，２１４のそれぞれと同一平面上に配置された。

逆流ガスパルスは、ガスリザーバ内の逆流ガス圧が１．３バールにおいて約９０ｍ／秒の速度を有した。

ガスリザーバ圧力の異なるレベルにおいて本発明に係る設定で形成されるフィルタキャンドルでの圧力差はかなり異なる可能性がある。音波ジェットパルスが４バールのガスリザーバ圧力により形成される従来の構造（基準設定）によって得られる圧力差とほぼ同じ圧力差を、１バールに過ぎないガスリザーバ圧力を伴う本発明の設定によって得ることができる。ガスリザーバ圧力ので５バールまでの増大は、逆流パイプ端部とプレナムのガス交換開口との自由断面積の比率にある程度応じて、最大で２２０ミリバールをかなり超える値（設定５）まで圧力差を劇的に増大させるが、基準設定では、４バールから７バールまでのガスリザーバの圧力の増大は、フィルタエレメントで観察される差圧を実質的に不変のままにする。

図５に示されるように、逆流パイプ出口の自由断面積とガス交換出口の自由断面積との比率が約２２％に設定される（設定１）と、１バールのガスリザーバ圧力において、５０ミリバールの差圧が得られる。ガスリザーバ内の圧力レベルが５バールの場合、設定１では、約１３０ミリバールまで差圧が増大する。

自由断面積比率が５１％に増大されると、差圧は、５バールのガスリザーバ圧力で、２００を超える値まで増大され得る。

比較を容易にするため、従来技術の試験結果（基準設定）が、４バールから７バールまでのガスリザーバ圧力に関して図５および図６の両方のグラフで報告されている。

図６に表わされるデータの場合、逆流チャンバ２００は、図４および図３Ａに示されるように最も上側の円錐部分２１２を備えていた。

試験は、ガス交換開口２１４の自由断面積と比較した逆流パイプ出口３０８の自由断面積の３つの異なる断面比率に関して行なわれ、これらの比率は、設定３において１３％、設定４において１９％、設定５において３０％であった。

先と同様に、差圧は、断面比率が３０％となるように選択された際には、１バールのガスリザーバの圧力に伴う約５０ミリバールから、５バールのガスリザーバの圧力における２２０ミリバールを超える値まで変化され得る。

なお、本発明に係る洗浄効果は、ガスリザーバ圧力を選択することによって非常に広い範囲の差圧にわたって変化され得るだけでなく、従来の音波ジェットパルスシステム（基準設定）と比べて同様の量の洗浄ガス量が必要とされる。

フィルタエレメントで６５ミリバールの圧力差をもたらすため、設定５および基準設定において以下の条件が必要とされた。
基準設定：圧力７．０バール
設定５：圧力１．５バール

同等の再生結果を得るために、フィルタエレメント１つにつき同等量の逆流ガスがシステムへ供給された。

１０…高温ガス濾過システム、１２…フィルタ容器、１４…原料ガス区域、１６…清浄ガス区域、１８…チューブシート、２０…原料ガス入口、２２…清浄ガス出口、２４，２５…フィルタエレメント、２６，２７…清浄ガス端部、３０，３２…グループ、３５…出口、３６，３８…プレナムチャンバ、４０，４２…管状延出部、４４，４６…ガス交換開口、５０…逆流装置、５２…逆流ガスリザーバ、５４，５６…逆流ガスパイプ、５８，６０…逆流ガスバルブ、

Claims (16)

1. フィルタ容器と、
   前記フィルタ容器の内部を清浄ガス区域と原料ガス区域とに区分するチューブシートであって、前記フィルタ容器が前記原料ガス区域に原料ガス入口を備え且つ前記清浄ガス区域に清浄ガス出口を備える、チューブシートと、
   原料ガス部と清浄ガス端部とを有する複数のフィルタエレメントであって、前記複数のフィルタエレメントが２つ以上のフィルタエレメントから成る２つ以上のグループを成して配置され、前記フィルタエレメントが、それらの清浄ガス端部により前記チューブシートに接続されるとともに、それらの原料ガス部を前記容器の内部の前記原料ガス区域内へと延在させる、複数のフィルタエレメントと、
   前記フィルタ容器の内部の前記清浄ガス区域内に受け入れられる２つ以上のプレナムチャンバであって、各プレナムチャンバが前記フィルタエレメントの１つのグループのフィルタエレメントの清浄ガス端部を受け入れ、前記プレナムチャンバのそれぞれが、その内部を前記フィルタ容器の内部の前記清浄ガス区域と直接に流体連通させるガス交換開口を備える、２つ以上のプレナムチャンバと、
   逆流ガスリザーバを備えるとともにフィルタエレメントの前記グループごとに逆流ガスパイプを備える逆流装置であって、前記逆流ガスパイプが、前記フィルタ容器の前記清浄ガス区域内に配置される出口を有し、前記逆流ガスパイプの前記出口が前記プレナムチャンバの前記ガス交換開口に向けられ、前記逆流ガスパイプの前記出口が、前記プレナムチャンバの前記ガス交換開口の自由断面積の１５％〜５０％の自由断面積を有し、前記逆流ガスパイプの前記出口が、前記プレナムチャンバの前記ガス交換開口の上端付近に配置されている、逆流装置と、
   を具備する高温ガス濾過システム。
2. 前記逆流ガスパイプの前記自由断面積が、前記プレナムチャンバの前記ガス交換開口の自由断面積の２０％〜４０％に相当する、請求項１の高温ガス濾過システム。
3. 前記逆流ガスパイプの前記出口が、前記ガス交換開口の前記上端と同一の平面上に配置される、請求項１または２に記載の高温ガス濾過システム。
4. 前記フィルタエレメントのグループごとに、個々独立のプレナムチャンバおよび逆流ガスパイプが設けられる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の高温ガス濾過システム。
5. 前記プレナムチャンバが非円形形態を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の高温ガス濾過システム。
6. 前記逆流装置が逆流バルブを備え、前記逆流バルブは、前記逆流ガスパイプの内径に対して０．８〜１．１の公称直径を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の高温ガス濾過システム。
7. 前記逆流バルブは、前記逆流ガスパイプの内径に対して０．９〜１．１の公称直径を有する、請求項６に記載の高温ガス濾過システム。
8. 前記逆流バルブが４００ミリ秒以下の開放時間を有し、当該開放時間は、前記逆流バルブが開状態となるまでに必要となる時間である、請求項６又は７に記載の高温ガス濾過システム。
9. 前記逆流バルブが２００ミリ秒以下の開放時間を有する、請求項８に記載の高温ガス濾過システム。
10. 当該高温ガス濾過システムが複数の安全ヒューズを備え、前記フィルタエレメントの各々が、その清浄ガス端部にて前記安全ヒューズのうちの１つに接続され、前記安全ヒューズは、その多孔率が前記フィルタエレメントの多孔率よりも大きいフィルタエレメントである、請求項１〜９のいずれか一項に記載の高温ガス濾過システム。
11. 前記逆流装置が、逆流ガスのパルスを前記プレナムチャンバに与えるようになっている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の高温ガス濾過システム。
12. 前記逆流装置により与えられるジェットパルスが、前記清浄ガス区域の所定量の清浄ガスが前記プレナムチャンバ内へ吸引されるように前記プレナムチャンバの前記ガス交換開口へ供給される、請求項１１に記載の高温ガス濾過システム。
13. 前記ジェットパルスが、前記プレナムチャンバの前記ガス交換開口へ非音波ジェットパルスとして供給される、請求項１１または１２に記載の高温ガス濾過システム。
14. 請求項１３に記載の高温ガス濾過システムを再生するためのプロセスであって、逆流ガスの非音波ジェットパルスを前記逆流ガスリザーバから前記逆流パイプを経て前記フィルタエレメントの少なくとも１つのグループの前記プレナムチャンバへ与えるステップを備える、プロセス。
15. 前記非音波ジェットパルスは、該非音波ジェットパルスが清浄ガスを前記清浄ガス区域から前記プレナムチャンバ内へ吸引するように、前記プレナムチャンバの前記ガス交換開口へ供給される、請求項１４に記載のプロセス。
16. 前記ジェットパルスが、前記フィルタエレメントのグループの一部分に対して、前記フィルタエレメントのグループの残りの継続する濾過工程中に与えられる、請求項１４または１５に記載のプロセス。

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