JP7026458B2

JP7026458B2 - 集塵ろ布及びバグフィルタ

Info

Publication number: JP7026458B2
Application number: JP2017147522A
Authority: JP
Inventors: 恒太郎杉野; 正行岡本
Original assignee: Shinwa Corp
Current assignee: Shinwa Corp
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2017-07-31
Publication date: 2022-02-28
Anticipated expiration: 2037-07-31
Also published as: JP2019025422A

Description

本発明は、集塵ろ布及びバグフィルタに関するものである。

集塵ろ布を筒状に縫製したバグフィルタは、筒状のリテーナーを覆った状態で集塵装置内に設置される。製鉄現場等から発生したダストを含んだ排ガスは、集塵装置内に送られ、バグフィルタを構成する集塵ろ布を上流側（外側）から下流側（内側）へ通過し、清浄化された排ガスが大気中へ放出される。排ガス中の粉塵を継続してろ布で集塵すると、ろ布が目詰まりを起こし、集塵能力が低下する。集塵ろ布の集塵能力を再生させるには、たとえば、一定の周期で集塵ろ布の下流側（内側）から上流側（外側）に向かって圧縮空気などを吹き付け、ろ布に捕集された粉塵を払い落す。

製鉄現場など、粉塵を含んだ高温のガスが排出される現場において使用されるバグフィルタは、耐熱性が求められる。高温の排ガスを処理するための手法として、集塵装置の前段に冷却設備を設置して高温排ガスを冷却した後に、有機繊維で構成された常温仕様のバグフィルタで排ガスを処理する手法や、耐熱性を持った金属素材やセラミック成型材で構成されたバグフィルタを用いて高温排ガスを直接処理する手法がある。

前者の手法は、冷却設備を要するために、省エネルギーの点で不利である。そこで、例えば、ステンレス鋼などの耐熱性の高い金属素材で構成されたバグフィルタを用いることで高温の排ガスの処理を直接行うことが可能となる。しかしながら、上記バグフィルタは、既存の集塵装置に用いられるバグフィルタとの互換性が弱い。また、上記バグフィルタは、高圧力損失化、高価格化を招いてしまう。更に、上記バグフィルタは、素材の加工性、ステンレス鋼の径による問題から粉塵に対する集塵率の低下を招いてしまう。そのため、耐熱性、耐久性及び柔軟性を兼ね、低圧力損失及び高集塵率を可能とする集塵ろ布及びバグフィルタが求められている。

特許文献１には、ガラス繊維に金属線を撚りこんだ糸からなるガラス織布の基布と、基布の片面若しくは両面に配置された、ガラス繊維と耐熱性有機繊維を含むウェブとからなり、基布とウェブをニードリングして一体化されてなるニードルフェルトが記載されている。このニードルフェルトは、中温で使用することができ、且つ機械的特性に優れている。

特許文献２には、繊維径０．１μｍ～３０μｍの無機繊維から構成される表面層、繊維径０．０１μｍ～０．７μｍのセラミックスナノファイバー繊維を含む中間層、無機繊維と金属クロスから構成された基材層を有する耐熱用集塵ろ布が記載されている。この集塵ろ布は、耐熱性と耐久性と柔軟性とを兼ね、更に、低圧力損失及び高集塵率が見込める。

特開２０１６－８４５５４号公報特開２０１７－２９９０７号公報

本発明者らは、従来の耐熱集塵ろ布には、耐熱性、耐久性、柔軟性、圧力損失及び集塵率に関して改善の余地があることを見出している。

そこで、本発明の目的は、耐熱性と耐久性と柔軟性とを兼ね、且つ低圧力損失と高集塵率とを両立する集塵ろ布及びバグフィルタを提供することにある。

本発明の第１態様によると、平織り又は綾織りされた、ステンレス鋼線入り無機繊維のクロスからなる基材層と、
前記基材層の片面に配置され、２乃至３０μｍの繊維径を有する無機繊維を２００乃至１８００ｇ／ｍ ^２の目付量、又は２乃至３０μｍの繊維径を有するステンレス鋼製金属繊維を１０乃至３０ｇ／ｍ ^２の目付量で含む積層層と、
０．３乃至２０μｍの繊維径を有するアルミナシリカ繊維からなり、耐熱バインダにより前記積層層側に固着された表面層とを具備し、
前記基材層と前記積層層はニードリングして一体化され、前記基材層の他の片面に耐熱バインダがコーティングされている集塵ろ布が提供される。

本発明の第２態様によると、第１態様に係る集塵ろ布を縫製したバグフィルタが提供される。

本発明によると、耐熱性と耐久性と柔軟性とを兼ね、且つ低圧力損失と高集塵率とを両立する集塵ろ布及びバグフィルタが提供される。

本発明の一態様に係る集塵ろ布の一例を示す断面図。本発明の一態様に係る集塵ろ布の他の例を示す断面図。本発明の一態様に係るバグフィルタの一例を示す図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面を通じて同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一態様に係る集塵ろ布の一例を示す断面図である。
図１に示す集塵ろ布１は、基材層２と、基材層２の片面に配置された積層層３とを具備している。基材層２と積層層３はニードリングして一体化され、集塵ろ布１の両面には耐熱バインダ４がコーティングされている。

基材層２は、平織り又は綾織りされた、ステンレス鋼線（ＳＵＳ線）５入り無機繊維６のクロスからなる層である。

基材層２に用いられる無機繊維６の材質は、例えば、ガラス、シリカ、セラミックス、カーボン、又はこれらの混合物であり、リフラクトリーセラミックファイバー（ＲＣＦ）を含まない。無機繊維６の材質は、現場で想定される排ガスの温度域に応じて適宜選択される。この無機繊維６の繊維径は、例えば、５乃至１３μｍである。また、この無機繊維６の繊維長は、例えば、３０乃至１００ｍｍである。無機繊維６の目付量は、例えば、１００乃至６００ｇ／ｍ ^２である。

基材層２に用いられるステンレス鋼線５の種類は特に限定されず、耐熱性及び加工性を考慮して適宜選択することができる。ステンレス鋼線５の径は、例えば、５０乃至３００μｍ、好ましくは、５０乃至２００μｍ、より好ましくは、１００乃至１８０μｍである。ステンレス鋼線５入り無機繊維は平織り又は綾織りされる。ステンレス鋼線５の目付量は、例えば、１０乃至３０ｇ／ｍ ^２、好ましくは、１５乃至２５ｇ／ｍ ^２、より好ましくは、１６乃至２３ｇ／ｍ ^２である。

ステンレス鋼線５入り無機繊維６を平織り又は綾織りすることによって、基材層２の強度を向上させることができる。また、この基材層２を、集塵ろ布１の下流側に設けることで、流入する排ガスに対して該ろ布全体の強度を向上させ、リテーナーとの摩擦防止が見込める。即ち、該ろ布全体の耐久性を向上させることができる。基材層２の目付量は、例えば、５００乃至１５００ｇ／ｍ ^２である。基材層２の厚みは、例えば、０．３乃至２．５ｍｍである。

積層層３は、集じんろ布としての強度を保持しつつ、十分な通気性を確保するために、有機繊維で、又は、２乃至３０μｍの繊維径を有する無機繊維を２００乃至１８００ｇ／ｍ ^２の目付量で、又は２乃至３０μｍの繊維径を有するステンレス鋼（ＳＵＳ）製金属繊維を１０乃至３０ｇ／ｍ ^２の目付量で含んでいる。積層層３は、基材層２の片面に配置され、例えば、０．７乃至８．０ｍｍの厚みを有する。

積層層３に用いられる無機繊維の材質は、例えば、ガラス、シリカ、セラミックス、カーボン、ロックウール、又はこれらの混合物である。この無機繊維の材質は、現場で想定される排ガスの温度域に応じて適宜選択される。積層層３に用いられる無機繊維の繊維径は、２乃至３０μｍ、好ましくは、４乃至１５μｍ、より好ましくは、６乃至１２μｍである。この無機繊維の繊維長は、例えば、５０乃至１５０ｍｍである。積層層３は、上記無機繊維を２００乃至１８００ｇ／ｍ ^２、好ましくは、２００乃至５００ｇ／ｍ ^２、より好ましくは、３００乃至４５０ｇ／ｍ ^２の目付量で含んでいる。

積層層３に用いられるステンレス鋼製金属繊維を構成するステンレス鋼線の径は、例えば、２乃至３０μｍ、好ましくは、１０乃至２０μｍである。このステンレス鋼製金属繊維は、例えば、２５乃至３００メッシュ、好ましくは、５０乃至２５０メッシュ、より好ましくは、１００乃至２００メッシュの目開きを有する。積層層３は、上記ステンレス鋼製金属繊維を１０乃至３０ｇ／ｍ ^２、好ましくは、１５乃至２５ｇ／ｍ ^２、より好ましくは、１６乃至２３ｇ／ｍ ^２の目付量で含んでいる。

上記基材層２と上記積層層３は、ニードリングして各層を構成する繊維同士が絡み合った状態で一体化されている。ニードリングは、公知のニードルパンチ法により行うことができる。

基材層２及び積層層３をニードリングにより一体化して得られる積層体の両面に、耐熱バインダ４がコーティングされている。耐熱バインダ４のコーティングは、例えば、噴霧により行う。耐熱バインダ４を積層体の両面にコーティングすることにより、基材層２及び積層層３を構成する繊維の脱落を防止することができる。

耐熱バインダ４は、任意の無機バインダ又は耐熱有機バインダである。耐熱バインダ４の耐熱温度は、例えば、２００乃至１０００℃、好ましくは、３００乃至９００℃、より好ましくは、３００乃至８００℃である。除去対象である排ガスの温度域に応じて、好適な耐熱温度を有するバインダを適宜選択することができる。無機バインダは、例えば、シリカ、アルミナ、ケイ素又は複合セラミックパウダー、好ましくは、シリカ、アルミナ又は複合体である。耐熱有機バインダは、例えば、シリコン、フッ素、イミド又はポリフェニレン、好ましくは、フッ素樹脂又はポリイミドである。基材層２と積層層３との積層体の両面にコーティングする耐熱バインダ４の量は、集塵ろ布の圧力損失が過度に増大しない程度であれば特に限定されないが、例えば、片面につき１０乃至１２０ｇ／ｍ ^２である。

図２は、本発明の一態様に係る集塵ろ布の他の例を示す断面図である。図２に示す集塵ろ布１’は、図１に示す集塵ろ布１の積層層３側、すなわち排ガス上流側に更に表面層７を具備している。また、３００℃未満は耐熱有機バインダ、３００℃以上は無機バインダを使用する。

表面層７は、０．３乃至２０μｍの繊維径を有するアルミナシリカ繊維からなり、耐熱バインダ４により前記積層層３側に固着されている。アルミナシリカ繊維は、２０乃至８０質量％の割合でアルミナを含み、残部がシリカからなる繊維である。アルミナシリカ繊維の繊維径は、典型的には、０．３乃至２０μｍ、好ましくは、１乃至２０μｍ、より好ましくは、４乃至１５μｍである。アルミナシリカ繊維の繊維長は、例えば、５０乃至１５０ｍｍ、より好ましくは、６０乃至１００ｍｍである。微細粒子を効率よく捕集するには、微細繊維が有効であり、且つ、圧損も低くなる。ただし、強度保持のためには太繊維も必要となるため、集じんの目的によって繊維径が適宜選定されることとなる。

上記アルミナシリカ繊維は、例えば、電界紡糸法又は加熱噴霧法により調製することができる。上記アルミナシリカ繊維からなる表面層７は、耐熱バインダにより積層層３側に固着されている。表面層７の固着は、例えば、アルミナシリカ繊維を積層層３側に積層し、その上から耐熱バインダを噴霧することにより行う。

耐熱バインダは、積層体の両面にコーティングされた耐熱バインダ４と同様に、任意の無機バインダ又は耐熱有機バインダである。除去対象である排ガスの温度域に応じて、好適な耐熱温度を有するバインダを適宜選択することができる。

表面層７は、積層層３側に加えて、更に基材層２の裏面側、すなわち、排ガスの下流側に固着してもよい。

上述した集塵ろ布は、平織り又は綾織りされた、ステンレス鋼線５入り無機繊維６のクロスからなる基材層２と、積層層３とを一体化した構造を有するため、耐熱性と耐久性と柔軟性とを兼ね、且つ低圧力損失と高集塵率とを両立することができる。

この集塵ろ布からなるバグフィルタは、繊維径及び性質の異なる複数の繊維層を積層した構造であるため、耐熱性と柔軟性とを両立し、金属素材を網目状に形成した従来の金属バグフィルタよりも高い集塵率を発揮することが出来る。また、この集塵ろ布からなるバグフィルタは、耐熱性と柔軟性とを両立するため、無機材を焼き固めた従来の成形型バグフィルタと比較して集塵時における破損の可能性が低く、耐久性に優れる。

更に、上記集塵ろ布は、柔軟性を有するため、加工性が高く、集塵装置内のリテーナーへのバグフィルタの取り付け時及び交換時におけるハンドリング性が高い。これにより、作業効率の向上及び製品の低価格化が可能である。また、上記集塵ろ布は、従来のポリエステル等の非耐熱性集塵ろ布と遜色ない柔軟性を有するため、非耐熱性集塵ろ布との互換性が高く、既存の設備を利用することができる。

上記集塵ろ布は、耐熱性に優れるため、非耐熱仕様の集塵ろ布では対応することが出来ない２５０～７００℃の温度域の高温排ガスが発生する現場で、冷却設備を使用することなく排ガスの処理が可能となり、省エネルギーが可能である。さらに、排熱二次利用により、省エネルギーを促進することが可能になる。

また、上記集塵ろ布は、０．３乃至２０μｍの繊維径を有するアルミナシリカ繊維からなる表面層７を、積層層３側（上流側）に、又は、積層層３側及び基材層２の裏面側（上流側及び下流側）に有していてもよい。

上記アルミナシリカ繊維は繊維径を小さくする程、集塵ろ布を通過する排ガスに対しての抵抗を抑えることが出来る。表面層７を集塵ろ布の表面に設けることにより、集塵ろ布全体の圧力損失を増大させることなく、ＰＭ２．５等の微細な粉塵を捕集することができる。更に、この表面層７を集塵ろ布の表面に設けることにより、集塵ろ布のダストの剥離性を向上させることができる。即ち、低圧力損失と高集塵率との両立を可能にする。これにより、集塵装置における送風機の稼働エネルギーを抑制することができる。

また、このアルミナシリカ繊維は耐熱性を持った材質であるため、高温排ガスによって溶解することがない。

従って、上記の集塵ろ布は、耐熱性と耐久性と柔軟性とを兼ね、且つ低圧力損失と高集塵率とを両立することが可能である。

この集塵ろ布１は、例えば、以下の方法により製造することができる。まず、基材層２の片面に積層層３を重ね合せ、これをニードリングにより一体化させる。ニードリングにより一体化された積層体の両面に耐熱バインダ４を塗布する。その後、任意に、耐熱バインダ４により表面層７を積層層３側に、又は、積層層３側及び基材層２の裏面側に固着する。上述のようにして得られた構造体に、圧縮加工を施し、乾燥させて、集塵ろ布を得ることができる。

上述した集塵ろ布１は、円筒状の袋を成形するように縫製して、高温の排ガスを処理する集塵装置内に設置するバグフィルタとして使用できる。

図３に、本発明の一態様に係るバグフィルタ８の一例を一部破断して示す。図３に示すバグフィルタ８は、筒状のリテーナー９を覆っている。

バグフィルタ８は、無機繊維、耐熱有機繊維、金属繊維の糸を単独でまたは複合して用いて集塵ろ布１の重なり合った部分を縫製するが、例えば、集塵ろ布１の重なり合った部分の両側においてガラス糸を用い、中央部においてＳＵＳ糸を用いて縫製する。このような縫製方法を採用することにより、バグフィルタ８の強度を向上させることができる。

ガラス糸の径は、例えば、５乃至５０μｍ、好ましくは、７乃至２０μｍ、より好ましくは、８乃至１５μｍであり、単一繊維を撚って０．３～１．０ｍｍの糸にしている。ＳＵＳ糸の径は、例えば、２０乃至７０μｍ、好ましくは、３０乃至６０μｍ、より好ましくは、４５乃至５５μｍの単一繊維を撚って複数本の束とし、０．３～１．０ｍｍの糸にしている。

このバグフィルタ８は、上述した集塵ろ布１からなるので、耐熱性と耐久性と柔軟性とを兼ね、且つ低圧力損失と高集塵率とを両立することが可能である。

基材層、積層層、表面層の順で積層された集塵ろ布（実施例）、基材層、表面層、積層層の順で積層された集塵ろ布（比較例１）及び基材層と積層層のみからなる集塵ろ布（比較例２）を作成した。
実施例、比較例１および比較例２のそれぞれについて、通気度、集塵効率及び耐熱性を測定した。これらの測定結果を以下の表１に纏める。

表１から、実施例の集塵ろ布は、耐熱性に優れ、且つ低圧力損失と高集塵率とを両立していることがわかる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
平織り又は綾織りされたステンレス鋼線入り無機繊維クロスからなる基材層と、
前記基材層の片面又は両面に配置され、ポリエステル等の有機繊維で、又は、２乃至３０μｍの繊維径を有する無機繊維を２００乃至１８００ｇ／ｍ ^２の目付量で、又は、２乃至３０μｍの繊維径を有するステンレス鋼製金属繊維を１０乃至３０ｇ／ｍ ^２の目付量で含む積層層とを具備し、
前記基材層と前記積層層はニードリングして一体化され、両面に耐熱バインダがコーティングされている集塵ろ布。
［２］
０．３乃至２０μｍの繊維径を有するアルミナシリカ繊維からなり、耐熱バインダにより前記積層層側に固着された表面層を更に具備する請求項１に記載の集塵ろ布。
［３］
［１］又は［２］に記載の集塵ろ布を、無機繊維、耐熱有機繊維、金属繊維を単独でまたは複合して用いて縫製されているバグフィルタ。

１，１’…集塵ろ布、２…基材層、３…積層層、４…耐熱バインダ、５…ステンレス鋼線、６…無機繊維、７…表面層、８…バグフィルタ、９…リテーナー。

Claims

平織り又は綾織りされた、ステンレス鋼線入り無機繊維のクロスからなる基材層と、
前記基材層の片面に配置され、２乃至３０μｍの繊維径を有する無機繊維を２００乃至１８００ｇ／ｍ ^２の目付量で、又は、２乃至３０μｍの繊維径を有するステンレス鋼製金属繊維を１０乃至３０ｇ／ｍ ^２の目付量で含む積層層と、
０．３乃至２０μｍの繊維径を有するアルミナシリカ繊維からなり、耐熱バインダにより前記積層層側に固着された表面層と
を具備し、
前記基材層と前記積層層はニードリングして一体化され、前記基材層の他の片面に耐熱バインダがコーティングされている集塵ろ布。
請求項１に記載の集塵ろ布を、無機繊維、耐熱有機繊維、金属繊維の糸を単独でまたは複合して用いて縫製されているバグフィルタ。