JPH0948679A - セラミックスフィルタエレメント及びその製造方法 - Google Patents

セラミックスフィルタエレメント及びその製造方法

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JPH0948679A
JPH0948679A JP7197586A JP19758695A JPH0948679A JP H0948679 A JPH0948679 A JP H0948679A JP 7197586 A JP7197586 A JP 7197586A JP 19758695 A JP19758695 A JP 19758695A JP H0948679 A JPH0948679 A JP H0948679A
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JP
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glaze
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filter element
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JP7197586A
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Hideo Tsunoda
英雄 角田
Kenji Umekawa
健治 梅川
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00793Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filters or diaphragms

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 石炭を燃料とする発電設備から発生する石炭
灰を除去するための高温ガス脱塵用のセラミックスフィ
ルタエレメント及びその製造方法の提供。 【解決手段】 重量%で、SiO2 :70〜80%,A
2 3 :10〜16%,MgO:2.5〜4%,Na
2 O+K2 O:5〜10%の釉薬:10〜25重量部と
主たる粒径範囲が100〜400μmのコージェライ
ト:100重量部とで構成された管状基材内面に、平均
粒径が2〜20μmのセラミックス粒子が付着してなる
セラミックスフィルタエレメント。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭を燃料とする
発電設備から発生する石炭灰を除去するための高温ガス
脱塵用のセラミックフィルタ及びその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、石炭を燃料とする加圧流動床ボイ
ラの開発が進められ、この燃焼ガスでガスタービンの運
転を行なうシステムの検討が行なわれている。この際、
燃焼ガスの脱塵を行なう目的で、高温で機能するセラミ
ックフィルタが必要になる。このガス温度は850℃以
上であり、従来のバグフィルタなどの装置は使用できな
い。そのため、熱に強いセラミックフィルタの開発が進
められている。脱塵すべき石炭灰の粒径は数μmであ
る。石炭灰を除去できる微粒セラミックスのみで構成し
た場合、エレメントの圧損が高くなりろ過面積が大きく
なりすぎる。そのため、粗い骨格層粒子の表面に水など
を加えてスラリ化した微粒子を塗布する方法などが一般
的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】塗布法では、確実に固
定できず信頼性の面で劣っていた。また、焼結後、初期
ダストを脱塵層として利用する方法もあるが、圧損の経
時的な増加を抑えられず信頼性が劣る。更に、骨格層粒
子と脱塵層粒子とを密着させるには同じ材質の粒子を使
わざるを得ず、例えば灰と接触する脱塵層の化学的な安
定性を高めるには、Al2 3 粒子の使用が望ましいが
焼結温度が異なるため採用できない。この他、脱塵層が
厚くなるため、エレメントとしての圧損も高くなる。そ
こで、これらの問題を解決するためには、成形後に均一
な脱塵層粒子を付着させ、同時焼成によって強固に形成
する方法を取らねばならない。
【0004】本発明は上記技術水準に鑑み、上記要望に
応じうるセラミックスフィルタエレメント及びその製造
方法を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は(1)重量%
で、SiO2 :70〜80%,Al2 3 :10〜16
%,MgO:2.5〜4%,Na2 O+K2 O:5〜1
0%の釉薬:10〜25重量部と主たる粒径範囲が10
0〜400μmのコージェライト:100重量部とで構
成された管状基材表面に、平均粒径が2〜20μmのセ
ラミックス粒子が付着してなることを特徴とするセラミ
ックスフィルタエレメント及び(2)重量%で、SiO
2 :70〜80%,Al2 3 :10〜16%,Mg
O:2.5〜4%,Na2 O+K2 O:5〜10%の釉
薬:10〜25重量部と主たる粒径範囲が100〜40
0μmのコージェライト:100重量部との混合物を管
状形状に成形後、密封した内面に、平均粒径が2〜20
μmのセラミックス粒子を気体と共に送気し付着させた
後、焼成することを特徴とするセラミックスフィルタエ
レメントの製造方法である。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明によれば、平均粒径が2〜
20μmのセラミックス粒子がSiO2 :70〜80
%,Al2 3 :10〜16%,MgO:2.5〜4
%,Na2 O+K 2 O:5〜10%(以上の%は重量%
を意味する。以下同じ)の釉薬と主たる粒径範囲が10
0〜400μmのコージェライトとで構成された基材で
ある骨格層表面に密着している。これは、骨格層原料混
合物を管状形状に成形後、密封した内面に、平均粒径が
2〜20μmの細かいコージェライト粒子を気体と共に
送気し付着させることで骨格層粒子間を機械的に埋める
ことと、その後焼成することで骨格層に添加された釉薬
によって、細かい付着粒子が強固に接着されるためであ
る。
【0007】骨格層原料がコージェライト粒子のみの場
合、その焼成は1400℃以上の温度で行う必要があ
る。この温度で焼成すると表面に付着させた粒子が骨格
層と比較して微細であるため、焼結し易く均一な脱塵層
を設けることができない。そこで、本発明では骨格層原
料に予めコージェライトの焼成温度より融点の低い釉薬
を配合する。釉薬の成分はSiO2 :70〜80%,A
2 3 :10〜16%,MgO:2.5〜4%,Na
2 O+K2 O:5〜10%の範囲に限定する。この範囲
に限定する理由の一つは結晶化せず非晶質であるガラス
の状態を保つためである。釉薬が溶けて冷却中に結晶が
析出すると結合力が大きく低下する。その第二は釉薬と
して高い1300℃以上の融点をもつためである。ガラ
ス化して融点を下げるためなら、ほう酸や鉛酸化物など
多くの添加剤があるが、これらを使用すると大幅に融点
が低下する。これらを使わずに、高融点化するためには
上記組成範囲内に抑える必要がある。また、配合量をコ
ージェライト粒:100重量部に対して10〜25重量
部に限定した理由は、10重量部未満では溶融後の釉薬
の粘性が高いため粒子表面を均一に被覆することが難し
く、後述する脱塵用微粒コージェライト粒子の付着が均
一にならない。逆に、25重量部を越える量であると、
釉薬でコージェライト粗粒で構成された粗粒空隙が埋ま
ることがあり、エレメントとして重要な空隙率を一定に
保つことが難しいからである。
【0008】次いで、特定の釉薬とコージェライトとで
構成された管状成型物の焼成前に脱塵用微細粒を付着さ
せることも大きな特徴である。本発明構成であれば、骨
格層粒子成形後も通気性がある。そこで、管などに成形
した両端を密封すれば、その内面に送った気体は骨格層
空隙から排出される。従って、平均粒径が2〜20μm
の細かいセラミックス粒子を気体と共に送気し付着させ
ると、その内面に均一に付着する。特に、気体を使用す
ることにより、粒子は圧損の低い未付着部に段階的に付
着するため均一な状態が実現できる。この状態で焼成す
ることにより、脱塵層粒子は骨格層に添加された釉薬に
捕捉されるため骨格層表面に薄く均一に施工することが
可能である。この状態ではエレメントの洗浄や定期的に
行われる点検などによっても脱落することがなく理想的
なエレメントの製作が可能である。また、脱塵用微細粒
の材質は粒子自身の焼結ではなく前述した釉薬による接
着である。従って、釉薬の融点であるセラミックス材で
あればコージェライト以外でも使用できる。例えば、ア
ルミナや炭化ケイ素などの研磨材用途の粒子やムライト
やスラグなどの破砕粒の使用も可能である。
【0009】骨格層粒子の粒径範囲を100〜400μ
mに限定した理由はフィルタエレメントとしての圧損や
強度特性を維持するために最適範囲であるためで、該範
囲の釉薬配合量のもとでは、曲げ強さが150kg/c
2 以上、ろ過速度3cm/secのろ過速度を100
mmAq以下に抑えることができる。また、脱塵層粒子
の平均粒径を2〜20μmの範囲に限定した理由は平均
粒径が2μm未満の粒子では骨格層内への侵入が増え圧
損を高め、20μmを越える粒子では骨格層粒子ででき
た空隙に旨く付着しないためである。
【0010】
【実施例】
○(実施例の構成)以下図面に基づき本発明を詳しく説
明する。図1は完成したエレメントの本発明例(a)と
従来例(b)の縦断面図である。従来例(b)において
は骨格層粒子01は接点部の焼結によって構成されてい
て、その表面には該粒子より細かい脱塵層粒子02で覆
われている。この粒子と骨格層粒子との接合も焼結によ
るものであり、従来法で製造したエレメントの場合、脱
塵層は骨格層表面にある厚みをもって形成される。これ
に対して、本発明実施例によると、骨格層粒子11Aは
溶けて表面を覆った釉薬層11Bによって接着されてい
る。脱塵層粒子12の付着もこの釉薬層11Bによって
骨格層粒子11Aと間接的に接着されている。これによ
って、脱塵層粒子12の厚さは必要最小限に止まる。従
って、圧損の増加も従来例と比較して僅かである。
【0011】図2は本発明製造方法の実施例を示す縦断
側面図である。図2において、(a)は脱塵層粒子の施
工前の状態を、(b)は該粒子の施工後の状態を示す。
図2(a)において管状骨格層成形体21は内径に相当
する金型の廻りに骨格層原料を充填する空間をもったゴ
ム型を配し、この空間に骨格層原料を充填した後密封シ
ールしたものを水槽にいれ、この水槽内の水を増圧する
ことにより成形する冷間静水圧プレス(略称CIP成
形)によって成形したものである。
【0012】通気性をもった骨格層成形体21の端面は
シール板22a,22bで密閉されている。但し、片方
のシール板22bには、通気管23c,23bをもった
容器23aが連結されている。この容器23a内には脱
塵層を形成させるためのセラミックス粒子24aが置か
れている。その量は骨格層成形体21内表面積に対応し
た量が置かれている。
【0013】図2(b)は脱塵層24b施工後の状態を
示すものであり、図示しない空気源から通気管23bを
通じて送られた空気は容器23a内のセラミックス粒子
24aに当たり、この粒子を浮遊させる。浮遊した粒子
は骨格層成形体21内に通気管23cを通じて空気と共
に導かれ、空気は管状骨格層成形体21の空隙から排出
され、脱塵層粒子(セラミックス粒)24aのみが脱塵
層24bを形成する。この後、1300〜1350℃の
範囲で焼成することにより、図1に示したように釉薬に
よって表面に接着される。接着されない余分な粒子はダ
ストが付着するダーティ側に残るため、このまま使用す
ることも可能であるが、エレメントの初期圧損を一定に
するためにブラシや空気吹き付けなどによって除くこと
も可能である。
【0014】○(実施例の効果)表1は本発明の実施例
のセラミックスフィルタエレメントの効果を示す試験結
果である。骨格層材料コージェライト粒の粒径範囲は分
級範囲を示すものである。厳密には、十分に除去されず
混在した範囲外の粒子が約5%程度含まれていた。ま
た、添加した釉薬の組成はSiO2 :74%,Al2
3 :16%,MgO:3%,Na2 O+K2 O:7%を
用いた。この材料で外径:175×内径:140×長
さ:800mmのエレメントを試作し製法の影響を調べ
た。評価はエレメント圧損を計測した。この方法は図2
に示したと同様の装置を用いてエレメント内面に一定流
量の空気を流し、その時の圧損を計測したものである。
ろ過速度3cm/secの条件はエレメントろ過面積3
516.8cm2 に633リットル/minを流したも
のである。
【0015】
【表1】
【0016】この表から以下のことが明らかである。比
較例5は骨格層のみで成形したセラミックスフィルタエ
レメントである。エレメント圧損は低いが、使用中の石
炭灰の侵入を止められず短時間の石炭灰フィルタとして
の使用で圧損が上がってしまう。比較例6は釉薬を添加
せずコージェライトの焼結で構成したものである。集塵
層の厚さが厚くなるため圧損が集塵層のない比較例5に
対して2倍以上になる。また、比較例7は粒度範囲が外
れるものである。骨格層が密になるため圧損が範囲内の
ものと比較して高くなる。これに対して、本発明方法を
用いた範囲例1から5はエレメント圧損の上昇を最小限
にすることができる。
【0017】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
方法によれば、エレメント圧損を上げることなく、精密
脱塵ができる高温フィルタの提供が可能である。特に、
エレメントの焼結を粒子自身の焼結ではなく、釉薬によ
る接着の工法を取ることにより、脱塵層粒子の選択肢が
大きく広がった。高温フィルタの開発は加圧流動床ボイ
ラなど後流側にガスタービンシステムが置かれる新発電
システムにとって不可欠のユニットであり、これらシス
テムの開発加速にも多大の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明と従来法で作ったセラミックスフィルタ
エレメントの構造を模式的に示す縦断側面図。
【図2】本発明の施工法を示す縦断側面図。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、SiO2 :70〜80%,A
    2 3 :10〜16%,MgO:2.5〜4%,Na
    2 O+K2 O:5〜10%の釉薬:10〜25重量部と
    主たる粒径範囲が100〜400μmのコージェライ
    ト:100重量部とで構成された管状基材内面に、平均
    粒径が2〜20μmのセラミックス粒子が付着してなる
    ことを特徴とするセラミックスフィルタエレメント。
  2. 【請求項2】 重量%で、SiO2 :70〜80%,A
    2 3 :10〜16%,MgO:2.5〜4%,Na
    2 O+K2 O:5〜10%の釉薬:10〜25重量部と
    主たる粒径範囲が100〜400μmのコージェライ
    ト:100重量部との混合物を管状形状に成形後、密封
    した内面に、平均粒径が2〜20μmのセラミックス粒
    子を気体と共に送気し付着させた後、焼成することを特
    徴とするセラミックスフィルタエレメントの製造方法。
JP7197586A 1995-08-02 1995-08-02 セラミックスフィルタエレメント及びその製造方法 Pending JPH0948679A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101234445B1 (ko) * 2010-08-30 2013-02-18 이근호 배기가스 정화용 세라믹 필터의 조성물 및 세라믹 하니컴 필터의 제조방법
JP2015051917A (ja) * 2007-08-03 2015-03-19 エアシブ・インコーポレーテッドErrcive, Inc. 多孔質体および方法
JP2015536820A (ja) * 2012-11-21 2015-12-24 韓国生産技術研究院Korea Institute Of Industrial Technology セラミックフィルタの製造方法
US9796632B2 (en) 2012-11-21 2017-10-24 Korea Institute Of Industrial Technology Method for manufacturing ceramic filter

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Effective date: 20030708