JP6081421B2

JP6081421B2 - バグフィルタの製造方法

Info

Publication number: JP6081421B2
Application number: JP2014174381A
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
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Environmental and Chemical Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Environmental and Chemical Engineering Co Ltd
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2034-08-28
Also published as: JP2016049468A

Description

本発明は、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、煤塵と共に、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、煤塵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。濾布にこのような触媒層を設けることで、集塵処理を行うと同時に排ガスの浄化処理を行うことができる。

従来、濾布本体の表面に触媒層を形成する方法としては、例えば特許文献１から特許文献４に記載のものが知られている。特許文献１に記載の技術では、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、これを引き上げ、乾燥、焼成する方法が採られている。特許文献２に記載の技術では、スラリー槽内に濾布本体全体を浸漬させた後、絞りローラーを用いて濾布に触媒スラリーを圧着含浸させる方法を採用している。また、特許文献３に記載の技術では、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触媒スラリーの種類やその厚みを変えることができる。さらに、特許文献４に記載の技術では、円筒袋状の濾布本体を、回転治具に固定した上でこれを回転させながらスプレーノズルで触媒スラリーを噴霧すると方法が採られている。

特開平５−７７１６号公報特許第３５８９８９３号公報特開２０１３−１２８８６３号公報特開平７−６０１３４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、濾布本体をスラリー槽内に浸漬させるため、漕内におけるスラリーの循環や濃度が不均一である場合、濾布本体に触媒層を均一に形成することに困難を生じる可能性がある。
また、特許文献２に記載された方法では、スラリーを濾布本体に圧着含浸させるため、濾布本体を形成する繊維質に損傷を生じ、濾過性能を損なう可能性がある。
さらに、特許文献３に記載の技術では、スプレーノズルが可動式であるため、装置の構成が複雑化することで、設備コストや保守コストの上昇を招いてしまう。
加えて、特許文献４に記載の技術では、濾布本体を回転治具に装着する作業に時間を要するため、製造効率が低下する可能性がある。また、回転治具を回転させることから、濾布本体に付着した触媒スラリーが周囲に飛散してしまうため、作業性が損なわれてしまう。

上記課題を解決するため、本発明に係るバグフィルタの製造方法は、以下の手段を提案している。
本発明の一態様に係る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、前記濾布本体を平面状にならす成形工程と、該成形工程の後に、平面状をなす前記濾布本体の一方の面側からスラリーを塗工する第一塗工工程と、該第一塗工工程の後に、前記濾布本体の前記一方の面と前記他方の面とが入れ替わるように前記濾布本体を回転させる回転工程と、該回転工程の後に、前記他方の面側から前記スラリーを塗工する第二塗工工程と、前記スラリーが塗工された前記濾布本体を乾燥させることで、前記スラリーを前記触媒層とする乾燥工程と、を含む。

ここで、濾布本体を円筒形状のような立体形状に維持してスラリーを塗工する場合、濾布本体に担持されるスラリーの濃度が不均一になりやすい。しかしながら、上述のような方法では、濾布本体を平面状にならした状態でスラリーの塗工を行うことから、濾布本体に担持されるスラリーの濃度を均一にすることができる。

さらに、本発明の一態様に係るバグフィルタの製造方法では、前記第一塗工工程は、前記一方の面側に前記スラリーが塗工された前記濾布本体を、前記長さ方向と前記平面上で直交する回転軸回りに一回転させる工程をさらに含んでいてもよい。

上述のような方法によれば、一方の面側にスラリーが塗工された状態の濾布本体を、その長さ方向と直交する回転軸回りに一回転させることで他方の面側の塗工が行われる。よって、一方の面と他方の面とを、ともに同一の装置によって塗工することができる。

さらに、本発明の一態様に係るバグフィルタの製造方法では、前記第一塗工工程は、前記一方の面側に前記スラリーが塗工された前記濾布本体を、該濾布本体の長さ方向に延びる回転軸回りに一回転させる工程をさらに含んでいてもよい。

上述のような方法によれば、一方の面側にスラリーが塗工された状態の濾布本体を、その長さ方向に延びる回転軸回りに一回転させることで他方の面側の塗工が行われる。よって、一方の面と他方の面とを、ともに同一の装置によって塗工することができる。

さらに、本発明の一の態様に係るバグフィルタの製造方法は、前記第一塗工工程と、前記第二塗工工程にて、前記スラリーを噴霧することで塗工を行う構成であってもよい。

上述のような方法によれば、スラリーを噴霧することによって塗工することで、濾布本体の外表面のみに対して、均一かつ高い分散度でスラリーを担持させることができる。
さらに、噴霧によって塗工することから、塗工に当たって必要とされるスラリーの量を低減することができる。
加えて、スラリーに含まれる水分量を低減することができるため、塗工の完了した濾布本体の乾燥に要する時間を短縮することができる。

さらに、本発明の一の態様に係るバグフィルタの製造方法は、前記乾燥工程によって乾燥した前記濾布本体の内周側に芯材を挿入して筒状に成形する芯材挿入工程をさらに含んでいてもよい。
また、本発明の二の態様に係る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、前記濾布本体を平面状にならす成形工程と、該成形工程の後に、平面状をなす前記濾布本体の一方の面側からスラリーを塗工する第一塗工工程と、該第一塗工工程の後に、平面状をなす前記濾布本体の他方の面側から前記スラリーを塗工する第二塗工工程と、前記スラリーが塗工された前記濾布本体を乾燥させることで、前記スラリーを前記触媒層とする乾燥工程と、該乾燥工程の後に、前記濾布本体の内周側に芯材を挿入して筒状に成形する芯材挿入工程と、を含む。

上述のような方法によれば、実際の共用時の形状のバグフィルタを容易に形成することができる。

本発明に係るバグフィルタの製造方法によれば、品質の良好なバグフィルタを安定的に製造することができる。

本発明の実施形態に係るバグフィルタの断面図である。本発明の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。本発明の実施形態に係るバグフィルタの成形工程を説明する概要図である。本発明の実施形態に係る芯材挿入工程を説明する概要図である。

以下、本発明の実施形態に係るバグフィルタの製造装置１０について、図面を参照して説明する。
この製造装置１０は、長尺円筒状の濾布本体２に触媒層３を形成してバグフィルタ１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よって形成されている。
濾布本体２は、綾織り、朱子織り、平織り等の種々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望ましい。

布の打ち込み密度は、４００〜１２００ｇ／ｍ^２であることが望ましい。打ち込み密度が４００ｇ／ｍ^２以上であれば、煤塵を十分に捕捉することができる。他方で、打ち込み密度が１２００ｇ／ｍ^２以下であれば、目詰まりを抑制することができる。
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、ガラス繊維及びポリフルオロエチレン系繊維が望ましい。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望ましい。
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）を用いることが望ましい。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ている。
排ガス浄化用触媒の組成は特に限定されない。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。また、排ガス浄化用触媒として上記の脱硝触媒以外の触媒を用いることも可能である。例えば、プラチナ（Ｐｔ）を含む酸化触媒を適用することも可能である。

触媒層３の形成量は、１〜５００ｇ／ｍ^２であることが望ましく、５０〜４５０ｇ／ｍ^２であることがより望ましい。触媒層３の形成量が５０ｇ／ｍ^２以上であれば、十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の目詰まりを防止することができる。

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、本実施形態に係るバグフィルタの製造装置１０は、濾布本体２を平板状に維持固定するとともに、概ね水平面に沿って延びる回転軸Ｏの回りで回転可能に構成されたステージ装置１８と、濾布本体２に触媒スラリー（スラリー）を噴霧することで触媒層３を形成するスプレー装置１３と、を有している。

本実施形態に係るステージ装置１８は、例えば水平な床面の上方で支持されるとともに、該床面に平行な載置面Ｓ１を有する第一固定台１８Ａと、この第一固定台１８Ａの載置面Ｓ１と平行を成すとともに、上下方向にわずかに隙間を開けて配置された第二固定台１８Ｂと、を有している。第二固定台１８Ｂにおける第一固定台１８Ａと対向する面は、載置面Ｓ２とされている。なお、ステージ装置１８を床面上に固定するための装置については、図示を省略する。

第一固定台１８Ａと、第二固定台１８Ｂとは共に、金属材料で形成された網目板状の部材である。即ち、第一固定台１８Ａと、第二固定台１８Ｂには、主にその厚さ方向において、一方側の面と他方側の面（表裏両面）とを互いに貫通する多数の孔が形成されている。

さらに、第一固定台１８Ａと第二固定台１８Ｂとは、上述の濾布本体２の外郭寸法よりも十分に大きな平面寸法を有している。
上述のような第一固定台１８Ａと第二固定台１８Ｂとから構成されるステージ装置１８は、その長尺方向（長さ方向）に延びる回転軸Ｏ回りに回転可能となっている。従って、初期状態においては第一固定台１８Ａが下側に位置しているが、上記の回転軸Ｏ回りにステージが一回転することで、第二固定台１８Ｂが下側に位置する状態となる。

スプレー装置１３は、上記のステージ装置１８の各載置面Ｓ１，Ｓ２と平行をなして直線状に延びるスプレー配管と、このスプレー配管上で互いに間隔を開けて設けられた複数（３つ）のスプレーノズル１９と、を有している。

複数のスプレーノズル１９は、触媒スラリーの噴射方向がステージ装置１８の方向に向くようにしてスプレー配管にそれぞれ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、ステージ装置１８における載置面Ｓ１，Ｓ２間で保持された濾布本体２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。
なお、複数のスプレーノズル１９を、ステージ装置１８（第一固定台１８Ａ，第二固定台１８Ｂ）の長さ方向に対して直交する方向に配列する構成を採ってもよい。これにより、複数の濾布本体２に対して同時に触媒スラリーを塗工することができる。

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の洗浄用及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とを混合させて噴霧する２流体ノズルに限られない。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。

さらに、本実施形態に係るバグフィルタの製造装置１０は、スプレー装置１３によって塗工された触媒スラリーを乾燥させるための乾燥装置Ｄを備えている。乾燥装置Ｄとしては、例えば温風を濾布本体２に向けて供給する温風乾燥機等が好適に用いられる。このような乾燥装置Ｄによれば、湿潤状態にある塗工直後の触媒スラリーに対して温風を当てることで、触媒スラリーに含まれる水分を蒸発させて、これを乾燥することができる。

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１の製造方法について説明する。バグフィルタ１の製造方法は、濾布本体２をステージ装置１８上で平面状にならすように成形する成形工程と、その状態の濾布本体２を長さ方向（濾布本体２の長尺方向）に移動させた状態で、濾布本体２の一方の面１Ａ側に触媒スラリーを塗工する第一塗工工程と、他方の面１Ｂ側に触媒スラリーを塗工する第二塗工工程と、触媒スラリーが塗工された状態の濾布本体２を乾燥させる乾燥工程と、を有している。
＜成形工程＞
まず、成形工程では、図３に示すように濾布本体２を、ステージ装置１８における第一固定台１８Ａ上で、その載置面Ｓ１に沿うような形状となるように、平面状にならす。この時、第一固定台１８Ａの延在する平面に対して、環状リング６の径方向は概ね直交するようにして配置される。また、第一固定台１８Ａの一方側の短辺は、環状リング６を形成する円の中心点を概ね通るようにして配置される。このような状態において、同じく図３に示すように、上方から第二固定台１８Ｂを載置する。即ち、第一固定台１８Ａの載置面Ｓ１上に平面状に載置された濾布本体２に対して、第二固定台１８Ｂが上方から載置される。これにより、濾布本体２は、第一固定台１８Ａと第二固定台１８Ｂとの間に形成された隙間において、平板状の形状を維持した状態（潰れた状態）で固定される。以上により、成形工程が完了する。

＜第一塗工工程＞
続いて、図２に戻って、上記のような成形工程を経て平面状に成形された濾布本体２に対して、スプレー装置１３によって触媒スラリーを噴霧することで、濾布本体２の一方の面１Ａ側を塗工する。ここで、上述のように、第一固定台１８Ａと第二固定台１８Ｂとは、共に網目板状に形成されている。したがって、スプレー装置１３から噴霧された触媒スラリーは、この網目の孔を通過して、濾布本体２に容易に到達する。これにより、濾布本体２の一方の面１Ａ側が均一に塗工される。以上により、第一塗工工程が完了する。

＜第二塗工工程＞
次に、ステージ装置１８を、図２に示すように回転軸Ｏの回りに一回転させる。これにより第一塗工工程において既に触媒スラリーが塗工された濾布本体２は、天地が逆転された状態となる。すなわち、濾布本体２における他方の面１Ｂ側が上方に向いた状態となる。
このような状態で、第一塗工工程と同様にして、スプレー装置１３によって触媒スラリーを噴霧することで、濾布本体２の他方の面１Ｂ側を塗工する。以上により、第二塗工工程が完了する。

＜乾燥工程＞
続いて、触媒スラリーが表裏両面（一方の面１Ａ側と他方の面１Ｂ側）に塗工された状態の濾布本体２を乾燥させる。上述のような乾燥装置Ｄを用いることで、触媒スラリーが塗工された状態の濾布本体２を乾燥させることができる。乾燥した触媒スラリーは、一定の厚さを有する触媒層３として、濾布本体２の外周面上に担持される。以上により、乾燥工程が完了する。

＜芯材挿入工程＞
さらに、図４に示すように、触媒層３が形成された状態の濾布本体２（バグフィルタ１）に対して、芯材１１を挿入する。ここで、芯材１１としては、例えば長尺円柱状に形成された部材を用いることが望ましい。このような芯材１１を、濾布本体２の環状リング６の設けられた側から、濾布本体２の内部に挿入する。これにより、濾布本体２の筒部４のうち、芯材１１の存在する範囲が、芯材１１の外形に倣った円形に維持される。

上述のような実施形態によれば、濾布本体２を平面状にならした状態で触媒スラリーの塗工を行うことから、濾布本体２に担持される触媒スラリーの濃度を均一にすることができる。一方で、濾布本体２を円筒形状のような立体形状に維持して触媒スラリーを塗工する場合、濾布本体２に担持される触媒スラリーの濃度が不均一になりやすい。しかしながら、本実施形態ではそのような可能性を低減することができる。

さらに、上述の実施形態によれば、一方の面１Ａ側に触媒スラリーが塗工された状態の濾布本体２を、その長さ方向と直交する回転軸Ｏ回りに一回転させた後に、他方の面１Ｂ側の塗工が行われる。よって、一方の面１Ａと他方の面１Ｂとを、ともに同一の装置（スプレー装置１３）によって塗工することができる。

また、上述のような方法によれば、触媒スラリーを噴霧によって塗工することで、濾布本体２の外表面のみに対して、均一かつ高い分散度で触媒スラリーを担持させることができる。
さらに、噴霧によって塗工することから、塗工に当たって必要とされる触媒スラリーの量を低減することができる。
加えて、触媒スラリーに含まれる水分量を低減することができるため、塗工の完了した濾布本体２の乾燥に要する時間を短縮することができる。

さらに、上述のような実施形態によれば、濾布本体２の内周側に芯材１１を挿入することで、実際のバグフィルタ１の共用時の形状のバグフィルタ１を容易に形成することができる。

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、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述の実施形態では、ステージ装置１８は、その長尺方向（長さ方向）に延びる回転軸Ｏ回りに回転可能とされている。しかしながら、濾布本体２の表裏両面を逆転することができる限りにおいて、ステージ装置１８の態様はこれに限定されない。例えば、ステージ装置１８は、濾布本体２をその長尺方向（長さ方向）と、載置面Ｓ１（Ｓ２）がなす平面上で直交する回転軸Ｐ回りに一回転させる構成であってもよい（図３参照）。

１…バグフィルタ１Ａ…一方の面１Ｂ…他方の面２…濾布本体３…触媒層４…筒部５…蓋部６…環状リング１０…バグフィルタの製造装置１１…芯材１３…スプレー装置１８…ステージ装置１８Ａ…第一固定台１８Ｂ…第二固定台１９…スプレーノズル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Ｄ…乾燥装置Ｏ…回転軸Ｐ…回転軸Ｓ１…載置面Ｓ２…載置面

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、
前記濾布本体を平面状にならす成形工程と、
該成形工程の後に、平面状をなす前記濾布本体の一方の面側からスラリーを塗工する第一塗工工程と、
該第一塗工工程の後に、前記濾布本体の前記一方の面と前記他方の面とが入れ替わるように前記濾布本体を回転させる回転工程と、
該回転工程の後に、前記他方の面側から前記スラリーを塗工する第二塗工工程と、
前記スラリーが塗工された前記濾布本体を乾燥させることで、前記スラリーを前記触媒層とする乾燥工程と、
を含むバグフィルタの製造方法。
前記乾燥工程によって乾燥した前記濾布本体の内周側に芯材を挿入して筒状に成形する芯材挿入工程をさらに含む請求項１に記載のバグフィルタの製造方法。
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、
前記濾布本体を平面状にならす成形工程と、
該成形工程の後に、平面状をなす前記濾布本体の一方の面側からスラリーを塗工する第一塗工工程と、
該第一塗工工程の後に、平面状をなす前記濾布本体の他方の面側から前記スラリーを塗工する第二塗工工程と、
前記スラリーが塗工された前記濾布本体を乾燥させることで、前記スラリーを前記触媒層とする乾燥工程と、
該乾燥工程の後に、前記濾布本体の内周側に芯材を挿入して筒状に成形する芯材挿入工程と、
を含むバグフィルタの製造方法。
前記第一塗工工程は、前記一方の面側に前記スラリーが塗工された前記濾布本体を、前記長さ方向と前記平面上で直交する回転軸回りに一回転させる工程をさらに含む請求項１から３のいずれか一項に記載のバグフィルタの製造方法。
前記第一塗工工程は、前記一方の面側に前記スラリーが塗工された前記濾布本体を、該濾布本体の長さ方向に延びる回転軸回りに一回転させる工程をさらに含む請求項１から３のいずれか一項に記載のバグフィルタの製造方法。
前記第一塗工工程と、前記第二塗工工程では、前記スラリーを噴霧することで塗工を行う請求項１から５のいずれか一項に記載のバグフィルタの製造方法。