JP6078460B2

JP6078460B2 - バグフィルタの製造方法

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Publication number: JP6078460B2
Application number: JP2013240314A
Authority: JP
Inventors: 将利勝木; 鈴木　匠; 匠鈴木; 百目木　礼子; 礼子百目木; 哲哉佐久間; 尚弘山田; 泰治内田; 西村　宏; 宏西村; 政次増山
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Environmental and Chemical Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Environmental and Chemical Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2033-11-20
Also published as: JP2015098011A

Description

本発明は、触媒層を備えるバグフィルタの製造方法に関する。

都市ごみ焼却炉、下水汚泥焼却炉、産業廃棄物焼却炉、石炭の燃焼炉等から排出される排ガスには、ばいじんと共に、窒素酸化物やダイオキシン等の大気汚染物質が含まれることがある。そのため、前記排ガスには、通常、ばいじんを除去する集塵処理が施される。
集塵処理としては、濾布を用いた濾過処理が広く採用されている。濾過処理においては、濾布本体の表面に、排ガス浄化用触媒を含む触媒層が形成された濾布を用いることがある。濾布が前記触媒層を備えると、集塵処理と同時に排ガスを浄化処理することができる（例えば特許文献１参照）。

従来、濾布本体の表面に触媒層を形成する方法としては、排ガス浄化用触媒を含むスラリー槽内に濾布本体全体を浸漬させた後、引き上げ、乾燥、焼成する方法が採られていた。また、可動式スプレーを用いて濾布本体の両面に触媒スラリーを噴霧することで、濾布本体の表面及び裏面の各々でコート触媒種や厚みを変えることができる方法も知られている。

特開２００１−２７６５２５号公報特開２０１３−１２８８６３号公報

しかしながら、スラリー槽内に濾布本体を浸漬させる方法では、スラリー槽内のスラリー循環や濃度が不均一の場合には、濾布本体に触媒層を均一に形成させることが困難であった。
また、特許文献２に記載の方法でも、均一な触媒層の形成が難しく、また、バグフィルタの製造に時間がかかっていた。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、濾布本体に均一に触媒層を形成することができるとともに、バグフィルタの製造に要する時間を短縮することができるバグフィルタの製造方法を提供することにある。

本発明の第一の態様によれば、バグフィルタの製造方法は、長尺円筒状の濾布本体に触媒層が形成されてなるバグフィルタの製造方法であって、前記濾布本体の内周側へ前記濾布本体の一端部から芯材を挿入する芯材挿入工程と、前記芯材によって前記濾布本体を所定形状に維持しながら、前記芯材が存在する範囲の前記濾布本体の径方向外方の複数箇所から内側へ向けて触媒スラリーを噴霧する触媒噴霧工程と、を有し、前記触媒噴霧工程は、前記芯材を相対的に前記濾布本体の他端部に移動させながら行うことを特徴とする。

上記構成によれば、複数箇所から触媒スラリーを噴霧することによって、濾布本体の外表面のみに均一に触媒層を形成することができる。また、バグフィルタの製造に要する時間を短縮することができる。

また、芯材の長さをバグフィルタよりも短くすることができるため、最小限のスペースでバグフィルタの製造が可能となる。

上記バグフィルタの製造方法において、前記触媒噴霧工程は、前記濾布本体の一端部を一方向に移動させながら行ってよい。
上記構成によれば、より軽量かつ柔軟性のある濾布本体を移動させることによって、容易に芯材の相対移動を行うことができる。

上記バグフィルタの製造方法において、前記芯材は、移動方向から見た断面形状が円形をなす構成としてもよい。
上記構成によれば、濾布本体が断面円形の芯材に倣うように変形することによって、触媒噴霧工程において触媒が噴霧する箇所を円形に保持することができる。

上記バグフィルタの製造方法において、前記芯材は、前記移動方向の前方側が後方側より小径に形成されている構成としてもよい。
上記構成によれば、芯材挿入工程及び触媒噴霧工程における芯材の移動が容易となる。

上記バグフィルタの製造方法において、前記芯材は球状をなす構成としてもよい。
上記構成によれば、芯材挿入工程において、芯材の姿勢を問うことなく芯材を濾布本体に挿入することができる。

上記バグフィルタの製造方法において、前記芯材は半球状をなす構成としてもよい。

本発明によれば、濾布本体の外表面のみに均一に触媒層を形成することができる。また、バグフィルタの製造に要する時間を短縮することができる。

本発明の実施形態のバグフィルタを示す断面図である。本発明の第一実施形態のバグフィルタの製造装置を示す概要図である。本発明の第一実施形態のスプレー装置の平面図である。本発明の第一実施形態のバグフィルタの製造方法における芯材挿入工程を説明する概要図である。本発明の第一実施形態のバグフィルタの製造方法における触媒噴霧工程を説明する概要図である。本発明の第一実施形態のバグフィルタの製造方法における濾布本体の外面の全面に触媒スラリーが担持された状態を示す概要図である。本発明の第二実施形態のバグフィルタの製造装置を示す概要図である。

（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態のバグフィルタの製造装置１０について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態のバグフィルタの製造装置は、長尺円筒状の濾布に触媒層を形成してバグフィルタとするための装置である。図１に示すように、本実施形態のバグフィルタ１は、円筒袋状の濾布本体２と、濾布本体２の外面に形成された触媒層３とを備えている。

濾布本体２は、筒部４と、筒部４の他端部に設けられた蓋部５とからなる袋状をなしている。濾布本体２の一端部には、環状リング６が装着されている。環状リング６は、袋状の濾布本体２の開口をなす一端部の形状を環状に保持するリングである。環状リング６は、弾性変形が可能なバネ鋼にて形成されている。
濾布本体２は、綾織り、朱子織り、平織り等の織り方によって織られた布もしくはニードルパンチ法等によって製造された不織布から形成されている。即ち、濾布本体２は、剛性を有さない柔軟な素材から形成されていることが好ましい。

布の打ち込み密度は４００〜１２００ｇ／ｍ^２であることが好ましい。打ち込み密度が４００ｇ／ｍ^２以上であれば、ばいじんを充分に捕捉できる。打ち込み密度が１２００ｇ／ｍ^２以下であれば、目詰まりを抑制できる。
濾布本体２を構成する繊維としては、例えば、ガラス繊維、ポリフルオロエチレン系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維等が挙げられる。繊維のうちでも、耐熱性が高い点では、ガラス繊維およびポリフルオロエチレン系繊維が好ましい。繊維の直径は３〜１５μｍが好ましい。

触媒層３は、排ガス浄化用触媒を含む層である。
排ガス浄化用触媒は、チタン（Ｔｉ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）から選ばれる少なくとも一種以上の元素を含む単一又は複合酸化物からなる担体と、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）の酸化物のうち少なくとも一種類の酸化物からなる活性成分とからなる触媒である。
担体としては、少なくとも酸化チタンを用いることが好ましい。
活性成分としては、少なくともバナジウム酸化物（Ｖ_２Ｏ_Ｘ、ｘ＝４〜５）を用いることが好ましい。上記活性成分はいずれも酸化能力を有し、ダイオキシンを酸化分解でき、また、還元剤存在下で窒素酸化物を還元できるが、バナジウム酸化物はそれらの能力が特に優れる。
排ガス浄化用触媒の組成は特に制限されない。少なくとも、担体として酸化チタン、活性成分としてバナジウム酸化物を含み、必要に応じて、タングステン酸化物（ＷＯ_Ｘ、ｘ＝２〜３）を含む場合には、質量比で、酸化チタン：バナジウム酸化物：タングステン酸化物＝９９〜９０：１〜１０：０〜５であることが好ましい。

触媒層３の形成量は、１〜５００ｇ／ｍ^２であることが好ましく、５０〜４５０ｇ／ｍ^２であることがより好ましい。触媒層３の形成量が５０ｇ／ｍ^２以上であれば、充分に高い排ガス浄化能力が得られ、４５０ｇ／ｍ^２以下であれば、濾布本体２の目詰まりを防止できる。

バグフィルタ１は、例えば、都市ごみ焼却炉、産業廃棄物焼却炉、下水汚泥焼却炉等の各種焼却炉、ボイラー、ディーゼルエンジン等から排出されるガスに対して使用することができる。

図２に示すように、本実施形態のバグフィルタの製造装置１０は、濾布本体２の内周側へ挿入される芯材１１と、濾布本体２を吊り下げるとともに、上方へ移動させることができるクレーン装置１２と、濾布本体２に触媒スラリーを噴霧するスプレー装置１３と、を有している。

芯材１１は、球状をなし、ワイヤ１５を介して天井１６から吊り下げられている。芯材１１の床面１７からの高さは、下方から濾布本体２の環状リング６を介して濾布本体２を芯材１１に被せることができる高さであればよい。芯材１１の天井１６からの距離は、濾布本体２の長さ程度とされている。換言すれば、芯材１１の天井１６からの距離は、クレーン装置１２によって、濾布本体２を上方へ移動させる際、芯材１１が濾布本体２の蓋部５まで達するのに十分な距離とされている。

球状をなす芯材１１は、環状リング６及び濾布本体２の筒部４の直径よりもやや小なる直径とされている。即ち、芯材１１は、芯材１１が濾布本体２に挿入されることで、芯材１１に接する濾布本体２の一部の形状が円形をなすような大きさである。芯材１１は樹脂や合成ゴムなどによって形成されることが製造コストの点からも好ましい。ただし、使用の際、不用意に上昇しないように、芯材１１の内部には適宜錘などを配置することが好ましい。

クレーン装置１２は、天井１６に取り付けられており、濾布本体２の環状リング６にワイヤなどを接続し、環状リング６を上にして濾布本体２を垂直に吊り下げることができる。クレーン装置１２は、その本体部が芯材１１を吊り下げているワイヤ１５の近傍に固定されている。

スプレー装置１３は、球状をなす芯材１１と同じ高さに固定された固定リング１８と、固定リング１８に固定された複数（本実施形態では４個）のスプレーノズル１９と、を有している。固定リング１８は、環状をなし、その中心が吊り下げられた状態の芯材１１の中心と同一となるように、ステー２０を介して例えば壁面２１に水平に固定されている。換言すれば、固定リング１８は、その中心軸が鉛直方向に沿い、かつ、中心軸が芯材１１の中心を通るように、芯材１１と同じ高さに固定されている。このような配置にすることによって、固定リング１８の中心軸とワイヤ１５は同一線上に配置される。

図３に示すように、複数のスプレーノズル１９は、固定リング１８の周方向に等間隔に、触媒スラリーの噴射方向が固定リング１８の中心方向を向くように取り付けられている。換言すれば、複数のスプレーノズル１９は、芯材１１の水平方向の外周側の複数箇所から芯材１１に向けて触媒スラリーを噴射可能なように固定されている。

図２に戻って、複数のスプレーノズル１９は、スラリー配管２３を介して、触媒スラリーが貯留されているスラリータンク２４及びパージ水が貯留されているパージ水タンク２５と接続されている。スラリータンク２４に貯留されている触媒スラリーは、圧力制御弁２６によってその供給圧力が制御され、またその一部がポンプ２７によって加圧されながら、スプレーノズル１９へと供給される。また、スプレーノズル１９は、エアー配管２８を介してコンプレッサー２９と接続されており、コンプレッサー２９から供給される高圧の圧縮空気によって、スプレーノズル１９から触媒スラリーが噴霧されるようになっている。なお、図中の符号３０及び３１は三方弁、３２はフィルタ、３３及び３４は圧力計である。また、パージ水は、スラリー配管２３の洗浄用および必要に応じて触媒スラリーの濃度調整用の水として使用される。

なお、スプレーノズル１９としては、触媒スラリーを噴霧することができれば上記したような液体と気体を混合させて噴霧する２流体ノズルに限ることはない。例えば、液圧のみによって噴霧する１流体ノズルも採用可能である。

次に、以上の構成による本実施形態のバグフィルタの製造装置１０を用いたバグフィルタの製造方法について説明する。バグフィルタの製造方法は、芯材挿入工程と、触媒噴霧工程と、を有している。
＜芯材挿入工程＞
まず、図４に示すように、クレーン装置１２に濾布本体２の一端部に設けられた環状リング６を取り付ける。この際、環状リング６は芯材１１の鉛直方向下方に配置する。濾布本体２は、床面１７に潰れた状態で置かれていてよい。即ち、この段階で、濾布本体２は円筒状とされていなくてよい。

＜触媒噴霧工程＞
次に、図５に示すように、クレーン装置１２を用いて、濾布本体２を上方（一方向）に移動させつつ、スプレー装置１３を用いて、濾布本体２の径方向外方の複数箇所から内側へ向けて触媒スラリーを噴霧する。この際、芯材１１の外側を環状リング６が通過するように濾布本体２を吊り上げる。これにより、濾布本体２の筒部４のうち、球状の芯材１１の存在する範囲が、芯材１１の外形に倣った円形（所定形状）に維持される。そして、濾布本体２の外面に触媒スラリーが噴霧され、触媒層３が形成される。

そして、図６に示すように、クレーン装置１２を用いて濾布本体２を最上部まで吊り上げる。即ち、濾布本体２の他端部である蓋部５が芯材１１に達するまで濾布本体２を吊り上げる。この間、芯材１１と固定リング１８（スプレー装置１３）との間を濾布本体２が通過し、スプレー装置１３より噴霧された触媒スラリーが濾布本体２の外面に噴霧される。これにより、濾布本体２の外面の全面に触媒スラリーが担持される。

上記実施形態によれば、濾布本体２の径方向外方の複数箇所から触媒スラリーを噴霧することによって、濾布本体２の外面のみに均一に触媒層３を形成することができる。また、複数箇所から触媒スラリーを噴霧することによって、バグフィルタ１の製造に要する時間を短縮することができる。

また、芯材１１の長さをバグフィルタ１よりも短くすることができるため、最小限のスペースでバグフィルタ１の製造が可能となる。
また、より軽量かつ柔軟性のある濾布本体２を移動させることによって、容易に芯材１１の相対移動を行うことができる。
また、芯材１１を球状とすることによって、濾布本体２が断面円形の芯材１１に倣うように変形するため、触媒噴霧工程において触媒が噴霧する箇所を円形に保持することができる。また、芯材１１を球状とすることによって、芯材挿入工程及び触媒噴霧工程における芯材１１の移動が容易となる。また、芯材１１を球状とすることによって、芯材挿入工程において、芯材１１の姿勢を問うことなく芯材１１を濾布本体２に挿入することができる。

また、触媒層３の形成方法としてスプレー方式を採用したことによって、触媒担持量の調整が容易となる。また、浸漬コーティング法と比較して、調整する触媒スラリーの量の低減が可能となり、スラリータンク２４の容量を小さくすることができる。
また、触媒コート時に濾布が保持する水分量を低減することが可能となり、触媒乾燥時間を低減することができる。

また、濾布本体２の外面のみに触媒層３が形成されていることにより、触媒による濾布本体２の内面側の目詰まりを防止できるため、バグフィルタ１での圧力損失を小さくできる。バグフィルタ１での圧力損失が小さくなれば、バグフィルタ１のために排ガス排出源の焼却炉や燃焼炉の運転条件を調整する必要がないため、焼却炉や燃焼炉のエネルギー効率が低下することを防止できる。

なお、上記実施形態においては、芯材１１は球状をなすように形成されているが、濾布本体２の移動方向から見て円形をなし、濾布本体２に対する芯材１１の相対的な移動方向の前方側が後方側より小径に形成されていればこれに限ることはない。
例えば、芯材１１を半球形状としてもよいし、円錐形状としてもよい。ただし、芯材１１を半球形状や円錐形状などの、角部や頂部が形成される形状とする場合、濾布本体２の保護のために、これら角部や頂部は丸面取り形状とする必要がある。

また、上記実施形態においては、クレーン装置１２を用いて、濾布本体２を鉛直方向上方に移動させたが、芯材１１に対して濾布本体２を相対的に移動させることができればこれに限ることはない。例えば、天井を水平方向に移動可能なクレーン装置を用いて、濾布本体２を横方向に移動させてもよい。

（第二実施形態）
以下、本発明の第二実施形態のバグフィルタの製造装置を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
本実施形態のバグフィルタの製造装置１０Ｂは、第一実施形態のバグフィルタの製造装置１０が、スプレー装置１３を固定しながら濾布本体２を移動させたのに対して、濾布本体２を固定しながらスプレー装置を移動させる構成である。

図７に示すように、本実施形態のバグフィルタの製造装置１０Ｂは、濾布本体２を円筒形状に引き伸ばした状態で保持するための長尺状の保持装置３６と、保持装置３６の長手方向に沿って配置されたレール３７と、レール３７上を移動可能な可動スプレー装置３８と、を有している。

保持装置３６は、内部に空気などの気体を充填することによって円柱形状となる袋体であって、芯材挿入工程における芯材１１として機能する。保持装置３６は、濾布本体２と略同等の長さを有し、濾布本体２の内周側に挿入されることで、濾布本体２の内面全体に接触して濾布本体２を円筒形状に保持する。保持装置３６は例えば天井１６に固定されている。
保持装置３６は、濾布本体２の内周側に挿入されることで濾布本体２の形状を円筒形状に保持できればこのような形態に限ることはない。例えば、メッシュ状または格子状に編まれた筒柱状の金網部材でもよい。

可動スプレー装置３８は、レール３７上を上下方向に移動可能な固定リング１８と、固定リング１８に固定された複数（本実施形態では４個）のスプレーノズル１９と、を有している。固定リング１８は、環状をなし、その中心軸が保持装置３６の中心軸に一致するように配置されている。

次に、以上の構成による本実施形態のバグフィルタの製造装置１０Ｂを用いたバグフィルタの製造方法について説明する。
まず、芯材挿入工程においては、空気を抜いた状態の保持装置３６を濾布本体２に挿入した後、保持装置３６に空気を充填して濾布本体２を円筒形状に保持する。
次に、触媒噴霧工程においては、スプレー装置１３から触媒スラリーを噴霧しながら、スプレー装置１３を濾布本体２の長手方向に移動させて、濾布本体２の外面に触媒層３を形成してバグフィルタ１を製造する。最後に、保持装置３６から空気を抜くことで、バグフィルタ１を取り出す。

上記実施形態によれば、触媒スラリーを噴霧する位置を移動させながら触媒噴霧工程を行うことで、濾布本体２の形状を安定させた状態で触媒層３が形成されるため、触媒層３の均一度を向上させることができる。
また、保持装置３６から空気などのガスを抜いて収縮させることによって、完成したバグフィルタ１の取り出しが可能である。即ち、最小限のスペースでバグフィルタ１の製造が可能となる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。

１バグフィルタ
２濾布本体
３触媒層
４筒部
５蓋部
６環状リング
１０，１０Ｂバグフィルタの製造装置
１１芯材
１２クレーン装置
１３スプレー装置
１５ワイヤ
１６天井
１７床面
１８固定リング
１９スプレーノズル
２０ステー
２１壁面
２３スラリー配管
２４スラリータンク
２５パージ水タンク
２６圧力制御弁
２７ポンプ
２８エアー配管
２９コンプレッサー
３０三方弁
３１三方弁
３２フィルタ
３３圧力計
３４圧力計
３６保持装置
３７レール
３８可動スプレー装置

Claims

長尺円筒状の濾布本体に触媒層が形成されてなるバグフィルタの製造方法であって、
前記濾布本体の内周側へ前記濾布本体の一端部から芯材を挿入する芯材挿入工程と、
前記芯材によって前記濾布本体を所定形状に維持しながら、前記芯材が存在する範囲の前記濾布本体の径方向外方の複数箇所から内側へ向けて触媒スラリーを噴霧する触媒噴霧工程と、を有し、
前記触媒噴霧工程は、前記芯材を相対的に前記濾布本体の他端部に移動させながら行うことを特徴とするバグフィルタの製造方法。
前記触媒噴霧工程は、前記濾布本体の一端部を一方向に移動させながら行うことを特徴とする請求項１に記載のバグフィルタの製造方法。
前記芯材は、移動方向から見た断面形状が円形をなすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバグフィルタの製造方法。
前記芯材は、前記移動方向の前方側が後方側より小径に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のバグフィルタの製造方法。
前記芯材は球状をなすことを特徴とする請求項３に記載のバグフィルタの製造方法。
前記芯材は半球状をなすことを特徴とする請求項３に記載のバグフィルタの製造方法。