JP6779803B2

JP6779803B2 - バグフィルタの製造装置、及びバグフィルタの製造方法

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Publication number: JP6779803B2
Application number: JP2017018642A
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: 2017-02-03
Filing date: 2017-02-03
Publication date: 2020-11-04
Anticipated expiration: 2037-02-03
Also published as: JP2018122276A

Description

本発明は、バグフィルタの製造装置、及び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、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３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、濾布本体を円筒状に保持し、円筒の軸線を中心に回転させつつ、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。

特許文献２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方法が採られている。
特許文献３に記載の技術では、濾布本体を平面状にならす成形工程と、濾布本体の一方の面側から触媒スラリーを噴霧する第一塗布工程と、濾布本体の一方の面と他方の面とが入れ替わるように濾布本体を回転させる回転工程と、を有している。

特開２０１３−１２８８６３号公報特開平７−６０１３４号公報特開２０１６−４９４６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、濾布本体を円筒形状に保持するため、装置構成が複雑になり、設備コスト及びメンテナンス費用も高くなるという課題がある。
また、特許文献２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。
さらに、特許文献３に記載の技術では、濾布本体を平面状にならした状態で載置し、触媒スラリーを噴霧しているが、平面状の濾布本体の縁部に触媒スラリーが到達し難く、濾布本体の中央部と縁部とで触媒層の濃度分布が生じる。

この発明は、より低コストで、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バグフィルタの製造装置、及びバグフィルタの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様によれば、バグフィルタの製造装置は、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装置であって、前記濾布本体が載置される載置台と、前記載置台に向けて触媒スラリーを噴霧する塗布装置と、前記塗布装置から前記濾布本体に噴霧された前記触媒スラリーを前記濾布本体の縁部との間で保持する一対の受け板と、を有する。

このような構成によれば、濾布本体の縁部に触媒スラリーが付着せず、濾布本体に塗布される触媒スラリーが不均一になるのを抑制することができる。

上記バグフィルタの製造装置において、一対の前記受け板は、前記載置台の前記濾布本体の両側の位置に上方に向かうにしたがって互いに離間するように上広がり状態に傾斜し、前記濾布本体の少なくとも縁部を下方から支持してよい。

このような構成によれば、受け板と濾布本体の縁部との間に保持された触媒スラリーが受け板上を流れて、より濾布本体の縁部に付着しやすくなる。

上記バグフィルタの製造装置において、前記濾布本体は、前記濾布本体の開口を環状に保持する環状リングを有し、前記載置台は、前記環状リングが収容される収容部が形成されてよい。

このような構成によれば、濾布本体に触媒スラリーを塗布する際に、環状リングを収容部に収容して濾布本体をより平らにすることができる。これにより、噴霧された触媒スラリーが濾布本体と接触する面積を増加させることができ、濾布本体に対してより均一に触媒スラリーを噴霧することができる。

本発明の第二の態様によれば、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スラリーを塗布することによって前記濾布本体に触媒層を形成するバグフィルタの製造方法であって、平面状となるように前記濾布本体が載置される載置台に、前記濾布本体の縁部に沿うように受け板を配置する受け板配置工程と、前記濾布本体が平面状となるように、かつ、前記濾布本体の縁部と前記受け板との間に前記触媒スラリーが保持されるように、前記載置台に前記濾布本体を載置する載置工程と、前記濾布本体に前記触媒スラリーを噴霧する噴霧工程と、を有する。

本発明によれば、濾布本体の縁部に触媒スラリーが付着せず、濾布本体に塗布される触媒スラリーが不均一になるのを抑制することができる。

本発明の第一実施形態のバグフィルタの断面図である。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略図である。本発明の第一実施形態のバグフィルタの製造装置の載置台及び受け板を示す斜視図である。本発明の第一実施形態のバグフィルタの製造装置の載置台及び受け板を載置台の長手方向から見た概略図である。本発明の第一実施形態のキャップの斜視図である。本発明の第一実施形態のバグフィルタの製造方法での、受け板と濾布本体の縁部に保持された触媒スラリーを示す概略図である。本発明の第一実施形態の受け板の別形態を説明する概略図である。本発明の第二実施形態の載置台の斜視図である。本発明の第二実施形態の載置台の作用を説明する断面図である。

〔第一実施形態〕
以下、本発明の第一実施形態に係るバグフィルタの製造装置について、図面を参照して説明する。
バグフィルタの製造装置は、長尺円筒状の濾布本体に触媒スラリーを塗布することによって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）、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｒ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、バグフィルタ圧力損失を低減することができる。

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が載置される載置台１８と、濾布本体２に触媒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（塗布装置）と、を有している。

載置台１８は、矩形状をなし、水平面と平行な載置面１８ａを有している。載置台１８は、金属材料で形成された網目板状の部材によって形成されている。載置台１８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排出口が形成されている。
載置台１８は、平面状にならされた濾布本体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。

スプレー装置１３は、載置台１８の載置面１８ａと平行をなし、載置台１８の長手方向Ｌに延在するす直線状のレール１４と、レール１４上を移動可能なスプレーノズル１９と、を有している。スプレーノズル１９は、図示しない移動装置により、レール１４上を移動可能である。

スプレーノズル１９は、触媒スラリーの噴射方向が載置台１８の方向に向くようにしてレール１４に取り付けられている。換言すれば、スプレーノズル１９は、載置台１８の載置面１８ａに載置された濾布本体２に向けて触媒スラリーを噴射可能である。
なお、複数のスプレーノズル１９を、載置台１８の長手方向Ｌに間隔をあけて複数配置して、移動装置を省略してもよい。
また、複数のスプレーノズル１９を、載置台１８の長手方向Ｌに対して直交する方向に配列する構成を採用してもよい。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布することができる。

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によって塗布された触媒スラリーを乾燥させるための乾燥装置１２を備えている。乾燥装置１２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。乾燥装置１２によれば、湿潤状態にある塗布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。
なお、乾燥装置１２はこれに限ることはなく、バグフィルタの製造装置１０とは別に用意された乾燥器を用いてもよい。即ち、触媒スラリーを乾燥することができれば、どのような装置を用いてもよい。

図３に示すように、バグフィルタの製造装置１０は、一対の受け板１５を有している。受け板１５は、載置台１８の長手方向Ｌに延在する平板状部材である。
また、バグフィルタの製造装置１０は、受け板１５を回転させる回転装置１６を有している。回転装置１６は、受け板１５を、載置台１８の長手方向Ｌに沿って延在する中心線Ｃを中心に回転させる。

受け板１５は、載置台１８の長手方向Ｌに延在する矩形状の部材である。受け板１５の長さは、平面状にならされた濾布本体２の長さよりも長い。一対の受け板１５は、上方に向かうにしたがって互いに離間するように上広がり状態に傾斜して設置されている。受け板１５の主面は、載置台１８の幅方向Ｗ（長手方向Ｌに直交する方向）の中心に向かって漸次低くなるように傾斜している。

図４に示すように、一対の受け板１５は、載置台１８に濾布本体２を載置した場合に、濾布本体２の両側の縁部２ａが載るような位置に配置されている。

受け板１５は、載置台１８の長手方向Ｌに沿う受け板１５の中心線Ｃを中心に回転可能である。受け板１５の中心線Ｃとは、受け板１５の幅方向（受け板１５の長手方向と直交する方向）の中心で、長手方向Ｌに延びる仮想線である。
回転装置１６の回転軸１６ａは、受け板１５の端部に、受け板１５の中心線Ｃと同軸となるように接続されている。回転装置１６（例えば、電動機）は、図示しない支持装置によって固定されている。

受け板１５の幅ｈ２は、平面状に載置された濾布本体２の厚さｈ１以上である。即ち、受け板１５は、平面状に載置された濾布本体２の厚さをｈ１、受け板１５の幅をｈ２とすると、ｈ２≧ｈ１となるように形成されている。
受け板１５は、一対の受け板１５の上端同士の間隔をｍ、平面状に載置された濾布本体２の幅をＬとすると、ｍ＞Ｌとなるように配置されている。
受け板１５は、一対の受け板１５の下端同士の間隔をｎ、平面状に載置された濾布本体２の幅をＬとすると、Ｌ≧ｎとなるように配置されている。

図５に示すように、バグフィルタの製造装置１０は、濾布本体２の開口を封止するキャップ１１を有している。キャップ１１は、円形のキャップ本体２１と、キャップ本体２１の縁部からキャップ本体２１の主面と直交する方向に突出する差し込み部２２と、を有している。差し込み部２２は、キャップ本体２１の全周にわたって形成されている。差し込み部２２は、濾布本体２の開口（環状リング６の内側）に嵌め込むことができる。

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、受け板１５を配置する受け板配置工程と、濾布本体２にキャップ１１を取り付けるキャップ取り付け工程と、載置台１８に濾布本体２を載置する載置工程と、濾布本体２の一面に触媒スラリーを噴霧する第一塗布工程と、平面状の濾布本体２を反転させる反転工程と、濾布本体２の他面に触媒スラリーを噴霧する第二塗布工程と、触媒スラリーが塗布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。

＜受け板配置工程＞
受け板配置工程では、平面状となるように濾布本体２が載置される載置台１８に、濾布本体２の縁部２ａを下方から支えるように受け板１５を配置する。具体的には、一対の受け板１５の上端同士の間隔をｍ、一対の受け板１５の下端同士の間隔をｎ、平面状に載置された濾布本体２の幅をＬとすると、ｍ＞Ｌ、かつ、Ｌ≧ｎとなるように一対の受け板１５を配置する。

＜キャップ取り付け工程＞
キャップ取り付け工程では、濾布本体２の開口にキャップ１１を取り付ける。これにより、濾布本体２の内部空間がキャップ１１により封止される。

＜載置工程＞
載置工程では、濾布本体２を、濾布本体２が平面状となるように、かつ、濾布本体２の縁部２ａと受け板１５との間に前記触媒スラリーが保持されるように、濾布本体２を載置する。

＜第一塗布工程＞
第一塗布工程では、平面状にならされた濾布本体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の一方の面に触媒スラリーを塗布する。
ここで、濾布本体２が、濾布本体２の縁部２ａが受け板１５に載るように配置されていることによって、受け板１５に衝突した触媒スラリーは、受け板１５上を下方に向かって流れる。これにより、図６に示すように、触媒スラリーＳが濾布本体２の縁部２ａと受け板１５との間で保持されて濾布本体２の縁部２ａに付着する。

＜反転工程＞
反転工程では、第一塗布工程によって触媒スラリーが塗布された面が、下方を向くように、濾布本体２の上下を反転させる。これにより、平面状の濾布本体２の触媒スラリーが塗布されていない面が上方を向く。

＜第二塗布工程＞
第二塗布工程では、第一塗布工程と同様に、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の他方の面側に触媒スラリーを塗布する。

＜乾燥工程＞
乾燥工程では、触媒スラリーが表裏両面に塗布された状態の濾布本体２を乾燥させる。乾燥装置１２を用いることで、触媒スラリーが塗布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。

上記実施形態によれば、触媒スラリーが濾布本体２の縁部２ａと受け板１５との間で保持されて濾布本体２の縁部２ａに付着することによって、濾布本体２の縁部２ａに触媒スラリーが付着せず、濾布本体２に塗布される触媒スラリーが不均一になるのを抑制することができる。これにより、品質の良好なバグフィルタ１を安定的に製造することができる。

また、一対の前記受け板１５は、載置台１８の濾布本体２の両側の位置に上方に向かうにしたがって互いに離間するように上広がり状態に傾斜し、濾布本体２の少なくとも縁部２ａを下方から支持している。これにより、受け板１５と濾布本体２の縁部２ａとの間に保持された触媒スラリーが受け板１５上を流れて、より濾布本体２の縁部２ａに付着しやすくなる。

また、平面状にならした濾布本体２に触媒スラリーを噴霧する方法であるため、濾布本体２を円筒形状に保持する必要がなく、複数の濾布本体２に対して容易に、かつ、低コストで触媒スラリーを塗布することができる。また、濾布本体２を円筒形状に保持する方法と比較して、塗布される触媒スラリーの厚さをより均一にすることができる。

また、触媒スラリーを噴霧によって塗布することで、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、触媒スラリーを噴霧によって塗布することから、塗布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。

また、濾布本体２の開口にキャップ１１を取り付けた状態で触媒スラリーを塗布することによって、触媒スラリーが濾布本体２の内部に塗布されるのを防止することができる。

なお、上記実施形態では受け板１５を平板状としたがこれに限ることはない。
例えば、図７に示すように、受け板１５Ｂを長手方向Ｌから見て、下方に凸の湾曲形状（曲線形状）としてもよい。受け板１５Ｂをこのような形状とすることによって、受け板１５Ｂ上に載った濾布本体２と受け板１５とをより密に接触させることができる。

〔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１０について図面を参照して詳細に説明する。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。
図８に示すように、本実施形態のバグフィルタの製造装置１０の載置台１８には、濾布本体２の環状リング６（図１参照）が収容される挿入孔３５（収容部）が形成されている。挿入孔３５は、載置台１８を貫通するように形成されている。挿入孔３５の内径は、環状リング６の外径よりもやや大きい。

上記実施形態によれば、図９に示すように、濾布本体２に触媒スラリーを塗布する際に、環状リング６を挿入孔３５に収容して濾布本体２をより平らにすることができる。これにより、噴霧された触媒スラリーが濾布本体２と接触する面積を増加させることができ、濾布本体２に対してより均一に触媒スラリーを噴霧することができる。

なお、上記実施形態では、載置台１８に挿入孔３５を形成して環状リング６を収容する構成としたがこれに限ることはない。例えば、挿入孔３５の代替として、載置台１８の載置面１８ａに凹部を形成してもよい。
また、載置台１８の載置面１８ａの一部をゴム等の弾性変形可能な材質で製造し、この部位を環状リング６の収容部としてもよい。

以上、本発明の実施の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の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。
なお、上記実施形態では、受け板１５が濾布本体２を下方から支持する構成としたがこれに限ることはない。例えば、受け板１５の主面が水平方向を向く（鉛直方向に沿う）ように配置して、この受け板１５に濾布本体２の縁部２ａが接触するように、濾布本体２を配置してもよい。

１バグフィルタ
２濾布本体
２ａ縁部
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キャップ
１２乾燥装置
１３スプレー装置（塗布装置）
１４レール
１５，１５Ｂ受け板
１６回転装置
１８載置台
１８ａ載置面
１９スプレーノズル
２１キャップ本体
２２差し込み部
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
３５挿入孔
Ｃ中心線
Ｌ長手方向

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装置であって、
前記濾布本体が載置される載置台と、
前記載置台に向けて触媒スラリーを噴霧する塗布装置と、
前記塗布装置から前記濾布本体に噴霧された前記触媒スラリーを前記濾布本体の縁部との間で保持する一対の受け板と、を有するバグフィルタの製造装置。
一対の前記受け板は、前記載置台の前記濾布本体の両側の位置に上方に向かうにしたがって互いに離間するように上広がり状態に傾斜し、前記濾布本体の少なくとも縁部を下方から支持している請求項１に記載のバグフィルタの製造装置。
前記濾布本体は、前記濾布本体の開口を環状に保持する環状リングを有し、
前記載置台は、前記環状リングが収容される収容部が形成されている請求項１又は請求項２に記載のバグフィルタの製造装置。
長尺円筒状の濾布本体に触媒スラリーを塗布することによって前記濾布本体に触媒層を形成するバグフィルタの製造方法であって、
平面状となるように前記濾布本体が載置される載置台に、前記濾布本体の縁部に沿うように受け板を配置する受け板配置工程と、
前記濾布本体が平面状となるように、かつ、前記濾布本体の縁部と前記受け板との間に前記触媒スラリーが保持されるように、前記載置台に前記濾布本体を載置する載置工程と、
前記濾布本体に前記触媒スラリーを噴霧する噴霧工程と、を有するバグフィルタの製造方法。