JP5665297B2 - 煤塵除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば石炭ガス化複合発電（IGCC）設備や加圧流動床（PFBC）複合発電設備等に適用される煤塵除去装置に係り、特に、高圧媒体を流通・停止させる逆洗操作を高頻度に繰り返し、同操作をバルブにより制御する煤塵除去装置に関する。

従来、煤塵を含むガスから煤塵を除去するシステムとして、たとえばキャンドルタイプのポーラスフィルタシステムが知られている。このポーラスフィルタシステムは、ポーラスフィルタエレメントにて通過するガス中の煤塵を捕集して除去するものである。このため、ポーラスフィルタエレメントのフィルタ表面に捕集した煤塵層が成長すると流路抵抗を増し、ポーラスフィルタエレメントの差圧（フィルタ差圧）が上昇する。
そこで、ポーラスフィルタエレメントの差圧を低下させ、システムの連続運転を可能にするためには、ポーラスフィルタエレメントの出口側から高圧ガスを吹き込む逆洗を行うことにより、ポーラスフィルタエレメントの表面に付着した煤塵を剥離させて除去する逆洗システムの運用が必要となる。

図７に示すポーラスフィルタシステムの従来例において、図中の符号１０はポーラスフィルタ（煤塵除去装置）、１２は容器本体、１４はポーラスフィルタエレメント、１６はフィルタ管板、１８は煤塵含有ガス導入管、２０はクリーンガス出口、２２は煤塵排出口である。このポーラスフィルタ１０は、煤塵含有ガス導入管１８から煤塵を含むガスを容器本体１２の内部に導入し、この煤塵含有ガスが多数設けられたポーラスフィルタエレメント１４を通過してクリーンガス出口２０から容器外部へ流出するように構成したものである。従って、煤塵含有ガスがポーラスフィルタエレメント１４を通過する際には、粒子である煤塵がポーラスフィルタエレメント１４を通過できずにガスから分離され、ポーラスフィルタエレメント１４のフィルタ表面に付着して捕集される。

また、ポーラスフィルタエレメント１４のフィルタ表面に付着して成長した煤塵層を剥離させて除去する逆洗システムは、圧縮機等の高圧ガス供給設備３０に接続された逆洗本管３１を介して逆洗ノズル３４に高圧ガスを吹き込むように構成されている。すなわち、ポーラスフィルタ１０の逆洗システムは、煤塵含有ガスの流れ方向とは逆向きに、ポーラスフィルタエレメント１４の出口側（クリーンガス出口側）から高圧ガスを吹き込むことにより、高圧ガスの流れによってフィルタ表面に付着した煤塵層を剥離させて除去することができる。

図示の構成例では、プロセス内での連続運用を可能にするため、容器本体１２内に設置された多数のポーラスフィルタエレメント１４よりなるフィルタ群が複数（図示の例では４組）の洗浄エリアに分割され、各洗浄エリアのグループ別に逆洗本管３１から分岐・独立した４本の逆洗配管３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄを備えている。逆洗配管３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄには、各々に逆洗バルブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄが設けられている。
逆洗バルブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄの開閉操作は、ポーラスフィルタ１０の容器本体１２内を流れる煤塵含有ガスに生じる流れ変動が少ないように、単独または分割したいくつかのグループ毎に定期的な逆洗を実施するように運用される。なお、洗浄エリア毎の区別が必要ない場合には、逆洗配管３２及び逆洗バルブ３６と呼ぶことにする。

また、圧縮ガスによる従来の逆洗装置には、下記の特許文献１に示すように、圧縮ガス供給源と、上流側及び下流側にバルブを備えたガス溜め空間とにより構成されたものがある。この逆洗装置は、下流側のバルブに高応答速度弁を使用することにより、セラミックフィルタ管に付着した煤塵を短いパルスで一気に払い落とすように構成されている。

特許第３１２８２６１号公報

ところで、上述した従来のポーラスフィルタシステムのように、定期的に逆洗用の高圧ガスを供給して逆洗するシステムでは、ポーラスフィルタエレメントへ供給する高圧ガス量を低減するため、高圧ガスを供給するために開閉操作する逆洗バルブを高速（閉状態から開状態への動作および開状態から閉状態への動作時間が０．１〜０．２秒程度）で動作させる必要がある。
また、上述した逆洗システムの逆洗バルブは、高圧ガスの供給及び停止を切り替えるため、通常数分おきに動作している。

そして、高圧ガスを供給する時間（逆洗バルブの開から閉までの動作時間）は数秒程度（５秒以下、好ましくは１秒以下）となっており、従って、逆洗バルブが弁体を９０度回転させて開閉するタイプの場合、非常に速い回転（開閉）速度が要求される。
この結果、逆洗バルブは、高頻度（数万〜１０万回／年程度）かつ高速（閉状態から開状態を経て再び閉状態までの時間が０．２〜数秒程度）の開閉動作をするため、信頼性の確保が重要な問題となっている。
もしも、逆洗バルブが動かなくなった場合には、ポーラスフィルタエレメントを逆洗できない洗浄エリアが発生し、ポーラスフィルタシステムの圧力損失増加もしくは煤塵含有ガスの処理ガス量制限（煤塵除去装置の処理ガス量制限によるプラント負荷制限）に至る可能性もある。

このような背景から、高圧ガスによるフィルタエレメントの逆洗システムを備えた煤塵除去装置においては、高頻度に開閉操作される逆洗バルブの動作条件を改善し、耐久性や動作信頼性を向上させることが望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高圧ガスによる逆洗システムの逆洗バルブが開閉操作される頻度等の動作条件を改善し、耐久性や動作信頼性を向上させた煤塵装置を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る煤塵除去装置は、容器本体内に設置されたフィルタ群を通してフィルタ面に捕集されたガス中の煤塵が、前記フィルタへ向けて噴射される逆洗用高圧媒体の流通及び停止をバルブの開閉操作により繰り返す逆洗を行って前記フィルタ面から除去される煤塵除去装置において、前記逆洗用高圧媒体を高圧媒体供給源から前記フィルタ群へ前記逆洗用高圧媒体を噴射する逆洗ノズルまで導く高圧媒体流路に開閉操作される上流側逆洗バルブ及び下流側逆洗バルブを備えた高圧媒体蓄圧タンクを設置して逆洗高圧媒体供給系統を形成し、前記逆洗高圧媒体供給系統が前記高圧媒体供給源の下流側で複数の高圧媒体分岐供給系統に分岐され、前記フィルタ群を分割した複数の洗浄エリア毎に専用の前記高圧媒体分岐供給系統を備え、前記下流側逆洗バルブを閉じた状態で、前記上流側逆洗バルブは、前記高圧媒体蓄圧タンクに前記逆洗用高圧媒体を所定圧力まで充填する際に開とされ、前記充填の終了後は前記高圧媒体蓄圧タンク内の圧力を保つために閉とされ、前記上流側逆洗バルブを閉じた状態で前記下流側逆洗バルブを開いて前記逆洗ノズルから噴射される高圧媒体流速が音速となるように、前記高圧媒体供給源の出口圧力をフィルタ入口ガス圧力の「１／臨界圧力比」以上に設定し、前記洗浄エリア毎の逆洗操作が完了したとの判断は、前記上流側逆洗バルブ及び前記下流側逆洗バルブに対するシーケンス命令の出力によりなされることを特徴とするものである。

このような煤塵除去装置によれば、逆洗用高圧媒体を高圧媒体供給源からフィルタ群へ逆洗用高圧媒体を噴射する逆洗ノズルまで導く高圧媒体流路に開閉操作される上流側逆洗バルブ及び下流側逆洗バルブを備えた高圧媒体蓄圧タンクを設置して逆洗高圧媒体供給系統を形成し、逆洗高圧媒体供給系統が高圧媒体供給源の下流側で複数の高圧媒体分岐供給系統に分岐され、フィルタ群を分割した複数の洗浄エリア毎に専用の高圧媒体分岐供給系統を備え、下流側逆洗バルブを閉じた状態で、上流側逆洗バルブは、高圧媒体蓄圧タンクに逆洗用高圧媒体を所定圧力まで充填する際に開とされ、充填の終了後は高圧媒体蓄圧タンク内の圧力を保つために閉とされ、上流側逆洗バルブを閉じた状態で下流側逆洗バルブを開いて逆洗ノズルから噴射される高圧媒体流速が音速となるように、高圧媒体供給源の出口圧力をフィルタ入口ガス圧力の「１／臨界圧力比」以上に設定し、洗浄エリア毎の逆洗操作が完了したとの判断は、上流側逆洗バルブ及び下流側逆洗バルブに対するシーケンス命令の出力によりなされるので、下流側逆洗バルブの開閉を高速動作させなくても、すなわち下流側逆洗バルブに高速動作弁を採用しなくても、バッファタンクとして機能する高圧媒体蓄圧タンク内に貯蔵された逆洗用高圧媒体により、逆洗ノズルの出口圧力を高く保持して確実に逆洗することができる。
しかも、逆洗中に上流側逆洗バルブを閉じておけば、下流側逆洗バルブの開閉動作が遅い場合でも、高圧媒体蓄圧タンク容量以上の逆洗用高圧媒体が逆洗ノズルへ供給されることはない。

また、フィルタ群を分割した複数の洗浄エリア毎に専用の高圧媒体分岐供給系統を備えているので、逆洗１回当たりに必要な逆洗用高圧媒体量を低減できるようになり、この結果、比較的少容量の高圧媒体蓄圧タンクを用いて下流側逆洗バルブに低速操作弁を採用することが容易になる。
そして、洗浄エリア毎の逆洗操作が完了したとの判断は、上流側逆洗バルブ及び下流側逆洗バルブに対するシーケンス命令の出力によりなされるので、バルブが正常に動作せず途中で止まった場合にも逆洗完了と見なすため、次の洗浄エリアに対する逆洗が停止されることなく順次継続される。

上記の発明において、前記上流側逆洗バルブ及び前記下流側逆洗バルブの逆洗時開閉操作は、前記下流側逆洗バルブを閉じるとともに前記上流側逆洗バルブを開いて前記高圧媒体蓄圧タンクに前記逆洗用高圧媒体を所定圧力まで充填して昇圧させる高圧媒体充填操作と、前記上流側逆洗バルブを閉じて前記高圧媒体蓄圧タンク内の圧力を所定圧力に保つ圧力保持操作と、により構成される逆洗準備操作と、前記下流側逆洗バルブを所定時間開いて前記高圧媒体蓄圧タンク内から前記逆洗用高圧媒体を前記逆洗ノズルへ供給する逆洗実施操作と、前記下流側逆洗バルブを閉じるとともに前記上流側逆洗バルブを開いて前記高圧媒体蓄圧タンクに前記逆洗用高圧媒体を所定圧力まで再度充填して昇圧させる高圧媒体補充操作と、前記上流側逆洗バルブを閉じて前記高圧媒体蓄圧タンク内の再充填圧力を所定圧力に保つ再充填圧力保持操作と、により構成される一連の逆洗時操作とを含み、前記逆洗時操作は、前記複数の洗浄エリア毎に逆洗操作の完了を確認して順次行われる。
このため、高圧媒体蓄圧タンクに逆洗用高圧媒体を所定圧力まで充填して昇圧させ、上流側逆洗バルブを閉じて高圧媒体蓄圧タンク内の圧力を所定圧力に保つ逆洗準備操作が完了した後には、分割された複数の洗浄エリアに対して一箇所ずつ順番に、高圧媒体蓄圧タンクから逆洗ノズルへ逆洗用高圧媒体を供給して逆洗を行うことができる。また、逆洗を終了した高圧媒体蓄圧タンクには、他の洗浄エリアを逆洗中に逆洗用高圧媒体を再充填して次回の逆洗に備えることができる。

上記の発明において、前記高圧媒体供給源の出口に高圧媒体貯蔵タンクを設置することが好ましく、これにより、逆洗用高圧媒体の圧力変動を低減し、高圧媒体蓄圧タンクに充填される逆洗用高圧媒体の圧力を安定させることができる。
なお、高圧媒体貯蔵タンクの高圧媒体供給源側には、高圧媒体貯蔵タンクの内圧に応じて動作する制御弁を設けることが望ましい。

上記の発明において、前記高圧媒体蓄圧タンクに圧力計を設置して蓄圧タンク内圧力を検出し、前記圧力保持操作における前記上流側逆洗バルブの閉タイミング及び前記高圧媒体補充操作における前記下流側逆洗バルブの閉タイミングを前記蓄圧タンク内圧力に基づいて定めることが好ましく、これにより、高圧媒体蓄圧タンクの圧力を逆洗の最適圧力に設定する制御が容易になる。

上記の発明において、前記フィルタ群のフィルタ差圧を検出する差圧計を前記容器本体に設置することが好ましく、これにより、フィルタ差圧の増減に応じて逆洗の圧力やサイクルタイムを適宜変化させれば、フィルタ差圧を適正範囲に保つことができる。

上述した本発明の煤塵除去装置によれば、バッファタンクとして機能する高圧媒体蓄圧タンクの設置により、逆洗操作に低速動作のバルブを適用することが可能となる。逆洗操作に低速動作のバルブを適用すると、逆洗バルブの動作条件が改善されるので、逆洗バルブの耐久性が向上し、結果として煤塵除去装置の動作信頼性が向上するという顕著な効果が得られる。
また、逆洗バルブの動作不良時には、高圧媒体蓄圧タンクの上流側逆洗バルブが閉じられており、従って、煤塵除去装置のフィルタ群まで供給される逆洗用高圧媒体量は、高圧媒体蓄圧タンク内の容量以内に制限される。このため、煤塵除去装置の内部では、煤塵を含むガスの流れを乱す要因の逆洗用高圧媒体流量が低減し、変動の少ない安定した流れによる煤塵除去を継続できるので、煤塵除去装置及び煤塵除去装置を備えたプラントの運転安定性が向上する。

本発明に係る煤塵除去装置の構成について、第１の実施形態を示す系統図である。 逆洗時における高圧ガスについて、従来及び本発明の逆洗バルブ開閉に伴う圧力変化及び流量変化を示す説明図である。 本発明に係る煤塵除去装置の構成について、第２の実施形態を示す系統図である。 本発明に係る煤塵除去装置の構成について、第３の実施形態を示す系統図である。 本発明に係る煤塵除去装置の構成について、第４の実施形態を示す系統図である。 本発明に係る煤塵除去装置の構成について、第５の実施形態を示す系統図である。 煤塵除去装置について従来の構成例を示す系統図である。

以下、本発明に係る煤塵除去装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施形態＞
図１に示す実施形態のポーラスフィルタ（煤塵除去装置）１０Ａは、煤塵を含むガスから煤塵を除去するキャンドルタイプのポーラスフィルタシステムである。このポーラスフィルタ１０Ａは、容器本体１２内に設置された多数のポーラスフィルタエレメント１４よりなるフィルタ群を備えている。煤塵を含む煤塵含有ガスは、容器本体１２の下部に設けられた煤塵含有ガス導入管１８から容器内部に導入される。
この煤塵含有ガスは、容器本体１２内のポーラスフィルタエレメント１４を通過してクリーンガス出口２０から容器外部へ流出する。このとき、煤塵含有ガスのガス成分はポーラスフィルタエレメント１４を通過するが、粒子である煤塵はフィルタ面に付着して捕集される。なお、図中の符号１６は多数のポーラスフィルタエレメント１４を支持するフィルタ管板、２２は煤塵を容器本体１２の外部へ排出させる煤塵排出口である。

上述したポーラスフィルタ１０Ａでは、容器本体１２内に設置されたフィルタ群を通して煤塵がポーラスフィルタエレメント１４に捕集される。従って、ポーラスフィルタ１０Ａは、フィルタ面に付着して成長した煤塵含有ガス中の煤塵層を除去するため、逆向きのガス流れにより煤塵層を剥離させて除去する逆洗システムを備えている。
この逆洗システムは、ポーラスフィルタエレメント１４のフィルタ裏面へ向けて、フィルタ出口側から窒素ガス等の高圧ガス（逆洗用高圧媒体）を噴射し、煤塵含有ガスとは逆向きの高圧ガス流れを形成してフィルタ面に付着している煤塵層を剥離させるもので、これにより、フィルタ面から煤塵を除去する逆洗が行われる。このような逆洗は、逆洗高圧媒体供給系統に設けたバルブの開閉操作により、高圧ガスの流通及び停止を繰り返して実施される。

ポーラスフィルタ１０Ａの逆洗システムは、高圧媒体供給源として高圧ガスを逆洗ノズル３４に供給する圧縮機等の高圧ガス供給設備３０を備えている。この高圧ガス供給設備３０から逆洗ノズル３４へ高圧ガスを供給する逆洗高圧媒体供給系統は、たとえば高圧ガス供給設備３０に接続された逆洗本管３１が４本の逆洗配管３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄに分岐されている。なお、逆洗配管分岐数については、図示した４本に限定されることはなく、後述する洗浄エリアの分割数に応じて適宜変更可能である。

上述した逆洗配管３２ａには、上流側逆洗バルブ３８ａ及び下流側逆洗バルブ４０ａを備えた高圧媒体蓄圧タンクとして、逆洗タンク４２ａが設置されている。同様に、逆洗配管３２ｂには、上流側逆洗バルブ３８ｂ及び下流側逆洗バルブ４０ｂを備えた逆洗タンク４２ｂが設置され、逆洗配管３２ｃには、上流側逆洗バルブ３８ｃ及び下流側逆洗バルブ４０ｃを備えた逆洗タンク４２ｃが設置され、さらに、逆洗配管３２ｄには、上流側逆洗バルブ３８ｄ及び下流側逆洗バルブ４０ｄを備えた逆洗タンク４２ｄが設置されている。すなわち、本実施形態の逆洗システムは、各逆洗系統において、２個の逆洗バルブを設置し、両逆洗バルブの中間に逆洗タンクを配置したバルブ構成となる。
なお、以下の説明では、洗浄エリア毎の区別が必要ない場合、逆洗配管３２、上流側逆洗バルブ３８、下流側逆洗バルブ４０、逆洗タンク４２と呼ぶことにする。

また、逆洗本管３１には、高圧ガス供給設備３０の出口（上流側逆洗弁の入口）付近に高圧ガスの出口圧力Ｐｃを検出する高圧ガス圧力計４４が設置されている。
さらに、容器本体１２または煤塵含有ガス導入管１８には、ポーラスフィルタエレメント１４の入口ガス圧力Ｐｆを測定するフィルタ入口圧力計２４が設置されている。

この結果、ポーラスフィルタエレメント１４のフィルタ群へ噴射される逆洗用の高圧ガスを高圧ガス供給設備３０から洗浄エリアの逆洗ノズル３４まで導く逆洗高圧媒体供給系統は、高圧媒体流路の逆洗本管３１及び逆洗配管３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄのいずれかを通り、各逆洗配管３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄには、それぞれ上流側逆洗バルブ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ及び下流側逆洗バルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを備えた逆洗タンク４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄが設置されたものとなる。

図示の逆洗システムは、ポーラスフィルタ１０Ａを設置したプロセス内での連続運用を可能にするため、容器本体１２内に設置されたポーラスフィルタエレメント１４のフィルタ群を複数（図示の例では４組）の洗浄エリアに分割している。このような洗浄エリアの分割は、逆洗１回当たりに必要な高圧ガス量を低減できるので、小容量の逆洗タンク４２を用いて下流側逆洗バルブ４０に低速操作弁を採用することを容易にする。また、高圧ガス供給設備３０についても、小型化することが可能になる。
そして、各洗浄エリアのグループ別に逆洗本管３２から分岐・独立した４本の逆洗配管３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄを設け、洗浄エリア毎に上流側逆洗バルブ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ及び下流側逆洗バルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを開閉操作すれば、逆洗エリア毎の逆洗を順次実施可能となる。すなわち、洗浄エリア毎の逆洗は、逆洗に使用される高圧ガスの流量を抑制し、ポーラスフィルタ１０Ａの容器本体１２内を流れる煤塵含有ガスに生じる流れの変動を少なくするため、単独または分割したいくつかのグループ毎に定期的な逆洗を実施するように運用される。

このように構成された逆洗システムでは、逆洗ノズル３４から噴射される高圧ガスの流速が音速となるように、高圧ガス圧力計４４で検出される高圧ガス供給設備３０の出口圧力Ｐｃを、フィルタ入口圧力計２４で検出される入口ガス圧力Ｐｆの臨界圧力以上となるように設定する。ここで、高圧ガス圧力Ｐｃは、フィルタ入口ガス圧力Ｐｆと高圧ガス圧力Ｐｃの比（Ｐｆ／Ｐｃ）が臨界圧力比以下となるように設定する。なお、フィルタ入口圧力計２４で検出される入口ガス圧力Ｐｆを採用することにより、上流側にある逆洗ノズル３４から噴射される高圧ガスの流速をより確実に音速とすることができる。

臨界圧力比は、下記の数式により与えられる。
臨界圧力比＝Ｐｆ／Ｐｃ＝〔２／（κ＋１）〕^{κ／（κ−１）}
この数式において、κは比熱比であり、高圧ガスに窒素を使用する場合はκ＝１．４となり、従って、臨界圧力比は０．５２８３となる。
つまり、臨界圧力比の場合、高圧ガス圧力Ｐｃはフィルタ入口圧力Ｐｆの１／０．５２８３＝１．８９倍となる。

上述した逆洗システムのバルブ運用は、すなわち上流側逆洗バルブ３８及び下流側逆洗バルブ４０の逆洗時開閉操作は、逆洗実施前のバルブ操作である「逆洗準備操作」と、逆洗を実施する際のバルブ操作である「逆洗時操作」とを含んでいる。
逆洗準備操作は、下流側逆洗バルブ３８を閉じるとともに上流側逆洗バルブ４０を開いて逆洗タンク４２に高圧ガスを所定圧力まで充填して昇圧させる高圧媒体充填操作と、上流側逆洗バルブ３８を閉じて逆洗タンク４２内の圧力を所定圧力に保つ圧力保持操作と、により構成される。すなわち、逆洗準備操作は、逆洗タンク４２内が所定圧力になるまで高圧ガスを充填し、逆洗可能な状態にする準備段階の操作であり、通常は高圧ガス圧力計４４で検出される出口圧力Ｐｃと略一致した圧力となる。

次に、逆洗時操作は、下流側逆洗バルブ４０を所定時間開いて逆洗タンク４２内から高圧ガスを逆洗ノズル３４へ供給する逆洗実施操作と、下流側逆洗バルブ４０を閉じるとともに上流側逆洗バルブ３８を開いて、逆洗タンク４２内に高圧ガスを所定圧力まで再度充填して昇圧させる高圧媒体補充操作と、上流側逆洗バルブ３８を閉じて逆洗タンク４２内の再充填圧力を所定圧力に保つ再充填圧力保持操作と、により構成される一連のバルブ開閉操作である。この逆洗時操作は、複数の洗浄エリア毎に逆洗操作の完了を確認して順次行われる。すなわち、一つの洗浄エリアについて逆洗ノズル３４から高圧ガスを噴射する逆洗が完了したことを確認すると、次の洗浄エリアで同様の逆洗時操作を行い、全ての洗浄エリアを順番に逆洗する。
このような逆洗時操作は、全ての洗浄エリアを順番に１回または所定回数逆洗することを１セットとして、適当なサイクルタイムにより繰り返し行われる。

このため、逆洗タンク４２に高圧ガスを所定圧力（たとえば出口圧力Ｐｃ）まで充填して昇圧させ、上流側逆洗バルブ３８を閉じて逆洗タンク４２内の圧力を所定圧力に保つ逆洗準備操作が完了した後には、分割された複数の洗浄エリアに対して一箇所ずつ順番に、逆洗タンク４２から逆洗ノズル３４へ高圧ガスを供給して逆洗を行うことができる。
また、逆洗を終了した逆洗タンク４２には、他の洗浄エリアを逆洗中に高圧ガスを再充填して次回の逆洗に備えることができる。なお、逆洗タンク４２の容量は、１〜２回程度の逆洗に必要な高圧ガス量を貯蔵できる程度が望ましい。

上述した洗浄エリア毎の逆洗操作が完了したとの判断は、上流側逆洗バルブ３８及び下流側逆洗バルブ４０に対するシーケンス命令の出力によりなされる。すなわち、実際にバルブ操作が完了したか否かではなく、バルブへの制御命令が出されたことを確認して判断する。このため、たとえばバルブが正常に動作せず途中で止まった場合にも、制御命令の出力を確認して逆洗完了と見なすことができる。
従って、バルブの動作不良が発生しても、次の洗浄エリアに対する逆洗が停止されることなく順次継続されるので、一つのバルブに動作不良が生じても、逆洗システム全体の停止に至ることはない。

このような本実施形態によれば、上流側逆洗バルブ３８と下流側逆洗バルブ４０との間にバッファタンクとして機能する逆洗タンク４２を設置したので、逆洗タンク４２内には所定圧力の高圧ガスが貯蔵されており、従って、下流側逆洗バルブ４０に高速動作弁を適用しなくても、逆洗ノズル３４の出口圧力を高く保持して高い逆洗効果を得ることができる。
また、下流側逆洗バルブ４０が開となる逆洗時には、逆洗タンク４２の上流側に設けた上流側逆洗バルブ３８が閉じているため、下流側逆洗バルブ４０の開閉動作が遅い場合でも、逆洗ノズル３４から洗浄エリアのポーラスフィルタエレメント１４に流出する高圧ガス量は、逆洗タンク４２の容量以上になることはない。さらに、時間とともに逆洗タンク４２の圧力が低下していくため、逆洗ノズル３４から噴射される高圧ガス流量も減少することとなり、従って、容器本体１２内を流れる煤塵含有ガスの流量変動も少なくなる。

図２は、逆洗時における逆洗バルブの開閉操作に伴う高圧ガスの圧力変化及び流量変化を示しており、逆洗バルブ３６に高速動作弁を用いた従来技術（図７参照）の変化を実線で、下流側逆洗バルブ４０に低速動作弁を用いた本発明（図１参照）の変化を破線で示している。
従来技術の場合、逆洗バルブ３６に高速動作弁を用いており、しかも、高圧ガス供給設備３０から高圧ガスの供給を継続して受けるため、バルブ開と略同時に出口圧力Ｐｃの高圧ガスが供給される。従って、逆洗ノズル３４には、出口圧力Ｐｃに対応した高圧ガスの流量がバルブ閉まで供給される。すなわち、高圧ガスの流量は、逆洗バルブ３６が開くと瞬時に最大値まで上昇し、この状態でバルブ閉まで供給が継続される。なお、逆洗バルブ３６の開から閉までの間に供給される高圧ガス量は、すなわち１回の逆洗に使用される高圧ガス量は、図中に実線で示す矩形領域（流量変化を示す線が描く矩形の領域）で囲まれた面積となる。

一方、本発明の場合には、逆洗タンク４２内に出口圧力Ｐｃと略同圧の高圧ガスが充填された状態から、低速バルブの下流側逆洗バルブ４０を開くこととなる。このため、高圧ガスの流量は、バルブ開から時間遅れをもって最大流量に到達する。一方、逆洗タンク４２内の圧力は、バルブ開後の高圧ガス流出に伴って徐々に低下するので、時間経過とともに流量も低下する。
このとき、逆洗ノズル３４から噴射する高圧ガスを音速以上とするには、逆洗タンク４０内の圧力がフィルタ入口圧力に対して臨界圧力以上であることが必要であるから、逆洗に有効な時間は、バルブ開の時点から時間ｔｅまでとなる。従って、この間に供給される高圧ガス量は、図中にハッチングを施した領域の面積となるから、たとえば逆洗タンク４２に蓄圧する高圧ガス量を逆洗１回分とする場合には、ハッチング部の面積が上述した矩形の面積以上あればよい。

＜第２の実施形態＞
続いて、本発明に係る煤塵除去装置について、第２の実施形態を図３に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その所詳細な説明は省略する。
この実施形態では、ポーラスフィルタ１０Ｂの逆洗システムに高圧ガスを供給する高圧ガス供給設備３０の出口に、高圧媒体貯蔵タンクとして高圧ガスタンク４６を設置している。また、上述した実施形態では、高圧ガス供給設備３０の出口付近に高圧ガスの出口圧力Ｐｃを検出する高圧ガス圧力計４４を設置しているが、本実施形態では、高圧ガスタンク４６に直接高圧ガス圧力計４４′を取り付け、この高圧ガス圧力計４４′で検出した圧力を高圧ガスの出口圧力Ｐｃとして上述した実施形態と同様の制御を実施する。

このような構成とすれば、高圧ガス供給設備３０の出口に所定圧力の高圧ガスを貯蔵する高圧ガスタンク４６を設置したことにより、高圧ガスの供給側では、直接供給する場合よりも圧力変動が少なくなり、逆洗タンク４２の充填圧力が安定する。この結果、逆洗が効率よく確実に行われるようになり、ポーラスフィルタエレメント１４のフィルタ表面から煤塵層を剥離除去する効果が高くなる。また、出口圧力Ｐｃとして高圧ガスタンク４６の内圧を採用したので、より安定した制御が可能になる。

一方、高圧ガス供給設備３０の動作は、高圧ガスの出口圧力Ｐｃにより起動・停止または供給・停止となるが、高圧ガスタンク４６内に出口圧力Ｐｃを有する高圧ガスが貯蔵されているため、逆洗タンク４２に供給する高圧ガスの圧力変動は緩やかになる。従って、逆洗タンク４２に供給する高圧ガスの圧力変動が低減し、逆洗タンク４２に充填される高圧ガスの圧力も安定するので、高圧ガス供給設備３０の起動停止回数を低減して設備の耐久性や信頼性を向上させることができる。

＜第３の実施形態＞
続いて、本発明に係る煤塵除去装置について、第３の実施形態を図４に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その所詳細な説明は省略する。
この実施形態では、ポーラスフィルタ１０Ｃの逆洗システムに対し、逆洗タンク４２に逆洗タンク圧力計４８を設置して逆洗タンク内圧力Ｐｔを検出している。なお、各逆洗タンク４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄにおいては、それぞれに逆洗タンク圧力計４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄが設置されており、系統毎の区別が必要ない場合は単に逆洗タンク圧力計４８と呼ぶ。

このように、本実施形態では、上述した第１の実施形態で説明した構成に加えて、逆洗タンク４２に逆洗タンク圧力計４８を設置したので、上流側逆洗バルブ３８や下流側逆洗バルブ４０の閉タイミングについては、高圧ガス圧力計４４で検出される高圧ガス供給設備３０の出口圧力Ｐｃに代えて、逆洗ノズル３４により近い位置で検出した逆洗タンク内圧力Ｐｔを採用することができる。
上流側逆洗バルブ３８の閉タイミングは、逆洗タンク内圧力Ｐｔがフィルタ入口圧力計２４で検出される入口ガス圧力Ｐｆの「１／臨界圧力比」以上となるように、好ましくは、臨界圧力比による圧力の１．１５倍以上になってからとなるように設定する。
下流側逆洗バルブ４０の閉タイミングは、逆洗タンク内圧力Ｐｔが入口ガス圧力Ｐｆの「１／臨界圧力比」よりも低下したとき、遅くとも臨界圧力比による圧力の０．９倍以下に低下したときとなるように設定する。

このように、逆洗タンク４２に逆洗タンク圧力計４８を設置したことにより、高圧ガスの圧力を逆洗に適正な値に設定することができ、従って、逆洗によるポーラスフィルタエレメント１４のフィルタ表面からより効果的に煤塵層を剥離除去することができる。
また、逆洗タンク４２の圧力が低下し、十分な逆洗効果を得られない低圧力になることを監視して下流側逆洗バルブ４０を閉じる制御が可能になるため、余分な高圧ガスの流出を防止して逆洗用の高圧ガス流量（消費量）を少なくすることができる。
すなわち、上述した圧力保持操作における上流側逆洗バルブ３８の閉タイミング及び高圧媒体補充操作における下流側逆洗バルブ４０の閉タイミングを逆洗タンク内圧力Ｐｔに基づいて定めるので、逆洗タンク４２の圧力を逆洗に最適な圧力に設定することが容易になる。

＜第４の実施形態＞
続いて、本発明に係る煤塵除去装置について、第４の実施形態を図５に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その所詳細な説明は省略する。
この実施形態では、ポーラスフィルタ１０Ｄの逆洗システムに対し、高圧ガス供給設備３０の出口に高圧ガスタンク４６を設置するとともに、高圧ガスタンク４６の上流側に制御弁５０を設置している。なお、高圧ガスタンク４６には高圧ガス圧力計４４′が取り付けられており、他の構成については上述した第３の実施形態と同様である。

この実施形態では、第３の実施形態に加えて、高圧ガス圧力計４４′で検出した圧力を用いて高圧ガスの圧力制御を実施する。
すなわち、逆洗タンク４２に逆洗タンク圧力計４８を設置したことにより、高圧ガスの圧力を逆洗に適正な値に設定することができ、従って、逆洗によるポーラスフィルタエレメント１４のフィルタ表面からより効果的に煤塵層を剥離除去することができる。
また、逆洗タンク４２の圧力が低下し、十分な逆洗効果を得られない低圧力になることを監視して下流側逆洗バルブ４０を閉じるため、逆洗用の高圧ガス流量を少なくすることができる。

一方、高圧ガス供給設備３０の動作は、高圧ガスの出口圧力Ｐｃが所定圧力以上となった場合に起動・停止または供給・停止となるが、高圧ガスタンク４６及び制御弁５０を備えているため、供給側の圧力変動が緩やかとなる。このため、高圧ガス供給設備３０の起動停止回数が低減され、設備の信頼性を向上させることができる。
従って、逆洗システムの作動頻度が高い場合でも、高圧ガスタンク４６のガス溜め効果により、逆洗タンク内圧力Ｐｔを適正な圧力に維持することができる。また、高圧ガスタンク４６内の圧力は、高圧ガス圧力計４４′で検出した出口圧力Ｐｃに基づく制御弁５０の操作により、所定の値をより確実に維持することができる。

＜第５の実施形態＞
続いて、本発明に係る煤塵除去装置について、第５の実施形態を図６に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その所詳細な説明は省略する。
この実施形態には、上述した第４の実施形態に加えて、ポーラスフィルタエレメント１４よりなるフィルタ群のフィルタ差圧ＤＰを検出する差圧計２６を容器本体１２に設置したポーラスフィルタ１０Ｅが示されている。すなわち、ポーラスフィルタ１０Ｅは、ポーラスフィルタエレメント１４の入口側と出口側との差圧ＤＰを差圧計２６で検出し、高圧ガスの圧力制御を実施するように構成されている。

具体的な圧力制御は、高圧ガスの圧力制御指令について、フィルタ差圧ＤＰより算出されるポーラスフィルタエレメント１４の抵抗係数の増減から判断して、高圧ガス圧力計４４′で検出される高圧ガスの圧力が適正圧（たとえば５kPa以下）となるように、圧力制御指令を適宜変化させる。すなわち、フィルタ差圧ＤＰは、ポーラスフィルタエレメント１４に付着した煤塵の程度を示すものであるから、これを反映させることにより、逆洗に用いる高圧ガスの圧力を最適化することができる。
従って、高圧ガスの圧力制御指令が高圧ガス供給設備３０の上限に到達した場合、逆洗システムの間隔（サイクルタイム）を短縮するように制御指令を変化させることが可能になる。すなわち、フィルタ差圧ＤＰの増減に応じて逆洗の高圧ガス圧力やサイクルタイムを適宜変化させれば、フィルタ差圧ＤＰを適正範囲に保つことができるので、ポーラスフィルタ１０Ｅの様々な運転に対して柔軟に対応することが可能になる。

このように、上述した各実施形態のポーラスフィルタによれば、バッファタンクとして機能する逆洗タンク４２の設置により、逆洗操作に必要となる下流側逆洗バルブ４０や上流側逆洗バルブ３８に低速動作のバルブを適用することが可能となる。逆洗操作に低速動作の上流側逆洗バルブ３８及び下流側逆洗バルブ４０に適用すると、動作回数の低減など逆洗バルブの動作条件が改善されるので、逆洗バルブの耐久性が向上し、結果としてポーラスフィルタの耐久性や動作信頼性が向上する。

しかも、逆洗バルブの動作不良時には、逆洗タンク４２の上流側逆洗バルブ３８が閉じられているので、ポーラスフィルタのフィルタ群まで供給される逆洗用の高圧ガス量は、上限が逆洗タンク４２内の容量に制限される。このため、ポーラスフィルタの内部では、煤塵を含むガスの流れを乱す要因となる逆洗用の高圧ガス流量が低減し、煤塵含有ガスの流れを変動の少ない安定したものにして煤塵除去を継続できる。従って、上述した実施形態のポーラスフィルタや、このポーラスフィルタを備えた石炭ガス化複合発電設備や加圧
流動床複合発電設備等のプラントにおいては、その運転安定性が向上する。
また、本発明は、高圧媒体を流通・停止させる逆洗操作を高頻度に繰り返し、同操作をバルブにより制御する装置にも適用可能である。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

１０，１０Ａ〜１０Ｅ ポーラスフィルタ（煤塵除去装置）
１２ 容器本体
１４ ポーラスフィルタエレメント
１８ 煤塵含有ガス導入管
２０ クリーンガス出口
２４ フィルタ入口圧力計
２６ 差圧計
３０ 高圧ガス供給設備
３１ 逆洗本管
３２，３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ 逆洗配管
３４ 逆洗ノズル
３８，３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ 上流側逆洗バルブ
４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ 下流側逆洗バルブ
４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ 逆洗タンク
４４，４４′ 高圧ガス圧力計
４６ 高圧ガスタンク
４８，４８ａ，４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ 逆洗タンク圧力計
５０ 制御弁

Claims (5)

1. 容器本体内に設置されたフィルタ群を通してフィルタ面に捕集されたガス中の煤塵が、前記フィルタへ向けて噴射される逆洗用高圧媒体の流通及び停止をバルブの開閉操作により繰り返す逆洗を行って前記フィルタ面から除去される煤塵除去装置において、
   前記逆洗用高圧媒体を高圧媒体供給源から前記フィルタ群へ前記逆洗用高圧媒体を噴射する逆洗ノズルまで導く高圧媒体流路に開閉操作される上流側逆洗バルブ及び下流側逆洗バルブを備えた高圧媒体蓄圧タンクを設置して逆洗高圧媒体供給系統を形成し、
   前記逆洗高圧媒体供給系統が前記高圧媒体供給源の下流側で複数の高圧媒体分岐供給系統に分岐され、前記フィルタ群を分割した複数の洗浄エリア毎に専用の前記高圧媒体分岐供給系統を備え、
   前記下流側逆洗バルブを閉じた状態で、前記上流側逆洗バルブは、前記高圧媒体蓄圧タンクに前記逆洗用高圧媒体を所定圧力まで充填する際に開とされ、前記充填の終了後は前記高圧媒体蓄圧タンク内の圧力を保つために閉とされ、
   前記上流側逆洗バルブを閉じた状態で前記下流側逆洗バルブを開いて前記逆洗ノズルから噴射される高圧媒体流速が音速となるように、前記高圧媒体供給源の出口圧力をフィルタ入口ガス圧力の「１／臨界圧力比」以上に設定し、
   前記洗浄エリア毎の逆洗操作が完了したとの判断は、前記上流側逆洗バルブ及び前記下流側逆洗バルブに対するシーケンス命令の出力によりなされることを特徴とする煤塵除去装置。
2. 前記上流側逆洗バルブ及び前記下流側逆洗バルブの逆洗時開閉操作は、
   前記下流側逆洗バルブを閉じるとともに前記上流側逆洗バルブを開いて前記高圧媒体蓄圧タンクに前記逆洗用高圧媒体を所定圧力まで充填して昇圧させる高圧媒体充填操作と、
   前記上流側逆洗バルブを閉じて前記高圧媒体蓄圧タンク内の圧力を所定圧力に保つ圧力保持操作と、により構成される逆洗準備操作と、
   前記下流側逆洗バルブを所定時間開いて前記高圧媒体蓄圧タンク内から前記逆洗用高圧媒体を前記逆洗ノズルへ供給する逆洗実施操作と、
   前記下流側逆洗バルブを閉じるとともに前記上流側逆洗バルブを開いて前記高圧媒体蓄圧タンクに前記逆洗用高圧媒体を所定圧力まで再度充填して昇圧させる高圧媒体補充操作と、
   前記上流側逆洗バルブを閉じて前記高圧媒体蓄圧タンク内の再充填圧力を所定圧力に保つ再充填圧力保持操作と、により構成される一連の逆洗時操作とを含み、
   前記逆洗時操作は、前記複数の洗浄エリア毎に逆洗操作の完了を確認して順次行われることを特徴とする請求項１に記載の煤塵除去装置。
3. 前記高圧媒体供給源の出口に高圧媒体貯蔵タンクを設置したことを特徴とする請求項１または２に記載の煤塵除去装置。
4. 前記高圧媒体蓄圧タンクに圧力計を設置して蓄圧タンク内圧力を検出し、前記圧力保持操作における前記上流側逆洗バルブの閉タイミング及び前記高圧媒体補充操作における前記下流側逆洗バルブの閉タイミングを前記蓄圧タンク内圧力に基づいて定めることを特徴とする請求項２または３に記載の煤塵除去装置。
5. 前記フィルタ群の入口側及び出口側の差圧を検出する差圧計を前記容器本体に設置したことを特徴とする請求項４に記載の煤塵除去装置。

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