JPH1028828A - 除塵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス流れ方向に平行に複数の多孔質セラミッ
クス体フィルターエレメントを配置した除塵装置におい
て、フィルターエレメント入口における粉塵濃度が均一
になるように構成し除塵効率を高めた除塵装置を提供す
る。 【解決手段】 上部に含塵ガス入口管１９を備え、下部
が粉塵ホッパに接続され、ほぼ鉛直に配置された缶体１
１内にガス流れ方向に平行に複数の多孔質セラミックス
管１３を配置した除塵装置である。含塵ガスが流入する
缶体１１の上部空間１８に、前記多孔質セラミックス管
１３に含塵ガスを均等に分配させる粉塵分散板３１を備
えてある。粉塵分散板３１を四方向で支持する分散板支
持部材３２もガス流れの整流に寄与するものとなってい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は石炭等の化石燃料等
を使用する燃焼設備、製鉄機械、セメント製造設備、化
学プラント等から排出される含塵高温ガス用に適用され
る除塵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高温燃焼ガス中の粉塵を除去するために
多孔質のセラミックス体を用いた円筒形或いはハニカム
型のフィルターエレメントを用いた除塵装置が最近注目
されている。図５に加圧流動床ボイラプラントの主要系
統を示し、図６に加圧流動床ボイラに装着された除塵装
置を表す概略構成、図７に図６のＸ−Ｘ断面概略の一例
を示す。

【０００３】図５に示すように、加圧流動床ボイラ１
は、ガスタービン１０に同軸に設置された空気圧縮機４
で圧縮された燃焼用空気を空気圧縮機出口からの空気管
８により、燃料を石炭・石灰石供給管９によりそれぞれ
受入れ同ボイラ１で燃焼し、給水を加熱して発生する蒸
気を図示していない蒸気タービンへ供給する。

【０００４】同時に同ボイラ１での燃焼の結果発生する
含塵高温ガスは含塵高温ガス管５を経て一次除塵装置
２、二次除塵装置３に流され、これらの除塵装置によっ
て除塵された清浄高温ガスは清浄高温ガス管６によりガ
スタービン１０に入り、図に示されていない発電機によ
り発電及び空気圧縮機４により空気圧縮を行う。ガスタ
ービン１０からの排ガスはガスタービン出口ガスダクト
７より排出され、環境設備を経てクリーンアップの上、
大気に放出されることとなる。

【０００５】このような加圧流動床ボイラプラントにお
ける二次除塵装置３について説明すると、図６，図７に
示すように、円筒形状をなす缶体１１が、ほぼ鉛直方向
に配置されており、内部が円筒隔壁１２によって外筒部
および内筒部に区分されている。

【０００６】そして、この缶体１１の外筒部及び内筒部
にはそれぞれ除塵機能を有する複数の円筒型多孔質セラ
ミックス管１３よりなる外筒フィルターブロック１４、
内筒フィルターブロック１５が装着されており、各フィ
ルターブロック１４，１５の多孔質セラミックス管１３
は、その上部及び下部がそれぞれ缶体１１に固定された
上部管板１６、下部管板１７によってシール保持されて
いる。

【０００７】この缶体１１の上部には上部空間１８が形
成され、この上部空間１８には加圧流動床ボイラ１から
の含塵ガス入口管１９が接続されている。従って、加圧
流動床ボイラ１で発生した高圧・高温の含塵ガスＤＧは
含塵ガス入口管１９から上部空間１８に入り込み、更
に、外筒フィルターブロック１４及び内筒フィルターブ
ロック１５の各多孔質セラミックス管１３に流れてここ
で濾過されるようになっている。

【０００８】一方、缶体１１の下部には下部空間２０が
形成されており、この下部空間２０には各フィルターブ
ロック１４，１５より落下した粉塵Ｄを溜める粉塵ホッ
パ２１が接続され、この粉塵ホッパ２１には図示しない
灰処理装置が接続されている。

【０００９】従って、各フィルターブロック１４，１５
より落下した粉塵Ｄは粉塵ホッパ２１に溜まり、この粉
塵ホッパ２１内に溜まった粉塵Ｄは一定時間をおいて灰
処理装置に排除されるようになっている。

【００１０】缶体１１の外筒部及び内筒部に装着された
外筒フィルターブロック１４及び内筒フィルターブロッ
ク１５にはそれぞれ濾過された清浄ガスＣＧを缶体１１
の外部に取り出す外筒清浄ガス出口管２２及び内筒清浄
ガス出口管２３が接続されている。

【００１１】この外筒清浄ガス出口管２２及び内筒清浄
ガス出口管２３はその先端部で合流し、清浄ガス出口管
２４に接続されており、この清浄ガス出口管２４は図示
しないガスタービン発電機に接続されてそれに清浄ガス
ＣＧを送給出来るようになっている。

【００１２】また、外筒清浄ガス出口管２２及び内筒清
浄ガス出口管２３には外筒フィルターブロック１４及び
内筒フィルターブロック１５に付着した粉塵Ｄを払い落
とす外筒部逆洗ノズル２５、内筒部逆洗ノズル２６がそ
れぞれ装着されている。そして、各逆洗ノズル２５，２
６はそれぞれ外筒部逆洗弁２７、内筒部逆洗弁２８を介
して逆洗空気母管２９に接続されている。

【００１３】このようにして、加圧流動床ボイラ１で発
生した高圧・高温の含塵ガスＤＧは含塵ガス入口管１９
から缶体１１の上部空間１８に入り込み、外筒フィルタ
ーブロック１４及び内筒フィルターブロック１５の各多
孔質セラミックス管１３に流れ込む。ここで、含塵ガス
ＤＧは濾過されて粉塵が除去される。

【００１４】そして、粉塵が除去された清浄ガスＣＧは
各フィルターブロック１４，１５から外筒部清浄ガス出
口管２２及び内筒部清浄ガス出口管２３を介して清浄ガ
ス出口管２４に流入し、この清浄ガス出口管２４によっ
てガスタービン発電機に送給される。

【００１５】一方、外筒フィルターブロック１４及び内
筒フィルターブロック１５に付着した粉塵Ｄは逆洗ノズ
ル２５，２６からそれぞれ噴射される空気によって払い
落とされる。そして、払い落とされた粉塵Ｄは粉塵ホッ
パ２１に溜まり、この粉塵ホッパ２１に溜まった粉塵Ｄ
は、各除塵装置粉塵抜き出し部を連結して周期的に外部
に排出され、必要な冷却・減圧を受けた上で下流の粉塵
処理装置に導かれる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】このような加圧流動床
ボイラプラントの二次除塵装置としての、従来の除塵装
置の例において、除塵装置の缶体１１上部の含塵ガス入
口部の上部空間１８に含塵ガス入口管１９より入った含
塵ガスは、上部管板１６に配置されているセラミックス
ス体フィルターエレメント濾筒群としての多孔質セラミ
ックス管１３の上部より入り除塵されていく。

【００１７】相当数の多孔質セラミックス管１３からな
るエレメント濾筒が円形の上部管板１６に配置されてい
る中で、中央部分の濾筒群に粉塵の濃い含塵ガスが入
り、外周部分の濾筒群には粉塵濃度の薄い含塵ガスが入
るという問題が発生しており、除塵装置の効率面に悪影
響をもたらしている。

【００１８】粉塵の粒度はサイクロン方式の一次除塵装
置２の後なので小さいが、含塵ガス入口部が上部空間１
８の上部中央にあり、含塵ガス入口管１９からの流入ス
ピードがある以上、粉塵粒子は慣性力によって直下の中
央部に落下する量が多くなるのは避け難いことである。

【００１９】従って、中央部の多孔質セラミックス管が
粉塵を先に吸着し、外周部の多孔質セラミックス管群は
中央部が相当量の粉塵吸着の後に相対的な通過ガス量の
差が大きくなった後に、初めて多少の吸着粉塵量を増加
するようになる。しかし、上部管板１６の中央部に粉塵
の堆積が見られるような状況からみて、この自然な補正
は余り期待出来ないというのが実態である。

【００２０】本発明はこのような問題点を解決するもの
であって、ガス流れ方向に平行に複数の多孔質セラミッ
クス体フィルターエレメントを配置した除塵装置におい
て、フィルターエレメント入口における粉塵濃度が均一
になるように構成し除塵効率を高めた除塵装置を提供す
ることを課題としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上部に含塵ガ
ス入口を備え、下部が粉塵ホッパに接続され、ほぼ鉛直
に配置された缶体内にガス流れ方向に平行に複数の多孔
質セラミックス体フィルターエレメントを配置した除塵
装置において、除塵装置入口のガス流れに起因しての中
央部と外周部との粉塵濃度の偏りに伴う前項の課題を解
決するために、以下に示すように構成される。

【００２２】すなわち、本発明による除塵装置では、含
塵ガスが流入する前記缶体の上部空間に、前記フィルタ
ーエレメントに含塵ガスを均等に分配させる粉塵分散板
を備えた構成とする。

【００２３】本発明による除塵装置で採用する粉塵分散
板は、単一もしくは複数の円錐台形状のあるいはベルマ
ウス形状の粉塵分散板を備えるか、又は上部空間での粉
塵の外周部フィルターエレメントへの流れを強化する整
流格子形状とすることができる。

【００２４】二次除塵装置の缶体上部に接続した含塵ガ
ス入口管から導入された含塵ガスは上部空間に入るが、
この上部空間での流れ断面積の急拡大とガス流速の急減
現象に対して、上部管板上に配置されている相当数のフ
ィルターエレメント個々の透過ガス量は、少なくとも除
塵初期においては、ほぼ同一であることからガス流自体
は問題がないと考えて良い。

【００２５】しかしながら、含塵ガスに含まれている粉
塵については、比重が大きく、且つ下向きに含塵ガス入
口管流速で上部空間中に噴射された形となる為、ガス流
れに追随せず直下の上部管板中央部、即ち、管板中央部
にあるフィルターエレメントに偏って落下する量が、外
周部に落下し外周部のフィルターエレメントに吸着され
る量よりも多くなる事は否めない。

【００２６】当然、中央部のフィルターエレメントでの
粉塵吸着量が増えて来れば透過ガス量は減少してくる為
に、外周部のフィルターエレメントでの粉塵吸着量は増
えて来るが上記のような粉塵濃度偏差を解消する程度に
は到らない。

【００２７】このような従来の除塵装置入口部分での粉
塵濃度偏差を解消するために、本発明による除塵装置で
は前記したように含塵ガスが含塵ガス入口管から缶体の
上部空間に流入する空間入口部位に、粉塵分散板という
一種のガイドを設けることで、自らの大きい慣性力によ
り、流れの向きを急激に変えることの困難な粉塵粒子を
外周部に向かわせる事が可能となり、結果的に上部管板
中央部と外周部との粉塵濃度偏差を解消することが可能
となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明による除塵装置を図
示した実施の形態に基づいて具体的に説明する。

【００２９】（第１実施形態）まず、図１，図２により
第１実施形態の除塵装置について説明する。図１，図２
に示す除塵装置は図５に示した加圧流動床ボイラプラン
トにおける二次除塵装置３に相当する。

【００３０】すなわち、図５に示すような加圧流動床ボ
イラプラントでは、加圧流動床ボイラ１の高温燃焼排ガ
ス中の粉塵を除去し、清浄高温ガスをガスタービン１０
に導入する除塵装置が一次除塵装置２及び二次除塵装置
３よりなる。

【００３１】一次除塵装置２は機械式サイクロンであ
り、二次除塵装置３は図６に示すように上部に含塵ガス
入口管１９の接続口を備え、下部が粉塵ホッパ２１に接
続されるか、或いは下部に粉塵ホッパ２１を内蔵するほ
ぼ鉛直に配置された缶体１１内に流れ方向に複数の円筒
型多孔質セラミックス体フィルターエレメントとしての
多孔質セラミックス管１３により構成されている除塵装
置である。

【００３２】このような二次除塵装置３の上部空間１８
は、上部中央部に含塵ガス入口管１９が設けられてい
て、その形状は半球型又は半皿型、おわん型を伏せたも
のとなっている。一次除塵装置２を通過した含塵ガスは
含塵ガス入口管１９を通って缶体１１の頂部より上部空
間１８に流入するが、その空間入口部位に、単一もしく
は複数の円錐台形状の或いはベルマウス形状の粉塵分散
板３１を備えている。

【００３３】粉塵分散板３１は缶体１１と接合している
分散板支持部材３２により缶体１１の内部空間に固定さ
れている。また、円錐台形状の粉塵分散板３１は、上記
の開口部中心が含塵ガス入口管１９の中心と一到するよ
うに配置されて、本例の場合は二重の構成となってい
る。

【００３４】この分散板支持部材３２は、本例の場合は
四方向の支持となっていて、ガス流れに対し、平行に配
置され、ガス流れの整流にも寄与するものとなってい
る。前述の粉塵分散板３１は二重となっているが、必要
によってはその他の数（例えば三重等）でもよく、その
下部に設けられた上部管板１６の表面上に均一に含塵ガ
ス流れが到達するように構成されれば良いものである。

【００３５】缶体１１の頂部に接続する含塵ガス入口管
１９から導入された含塵ガスは上部空間１８に入るが、
この上部空間１８での流れ断面積の急拡大とガス流速の
急減に対して、上部管板１６上に配置されている相当数
の多孔質セラミックス管１３個々の透過ガス量は、少な
くとも除塵初期においては、ほぼ同一であることからガ
ス流自体は問題がないと考えて良い。

【００３６】しかしながら、含塵ガスに含まれている粉
塵については、比重が大きく、且つ下向きに含塵ガス入
口管１９での流速で上部空間１８中に噴射された形とな
る為、ガス流れに追随せず直下にある上部管板１６中央
部、即ち、管板中央部部分の多孔質セラミックス管１３
に偏って落下する量が、外周部に落下し外周部の多孔質
セラミックス管１３に吸着される量よりも多くなる現象
が発生する。

【００３７】これに対し、本第１実施形態による除塵装
置では、上部空間１８の含塵ガス入口部に粉塵分散板３
１を備えていて、粉塵自体の流れ方向を強制的に外周部
により多く流れるように変化させるので、上記のような
偏りを防止し、平均的な粉塵濃度のガス流を全体の多孔
質セラミックス管１３に確保することが可能となる。そ
して、このように多孔質セラミックス管１３に対する粉
塵負荷の偏りが平均化することは二次除塵装置３全体の
除塵効率を向上させる効果を生ずる。

【００３８】（第２実施形態）次に、図３，図４に示し
た第２実施形態について説明する。この第２実施形態に
よる除塵装置は、二次除塵装置３の缶体１１の上部空間
１８に粉塵分散板を設置して、缶体１１の頂部より流入
する含塵ガス中の粉塵の偏りを防止し、その直下にある
上部管板１６上に分散配置されている多孔質セラミック
ス管１３入口での粉塵濃度の均一化を計る点では第１実
施形態と全く同様である。

【００３９】唯、粉塵分散板３１として、格子を支持す
る格子支持部材３４の上に同心円状の粉塵整流格子３３
を備えた点が相違するのみで他の構成は実質同じであ
る。本実施形態の場合は中心部に中子３５を有し、含塵
ガスが含塵ガス入口管１９より直接、上部管板１６に当
接しない構造となっている。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による除塵
装置では従来の除塵装置入口部分での粉塵濃度偏差を解
消するために、含塵ガスが含塵ガス入口管から缶体の上
部空間に流入する空間入口部位に、単一もしくは複数の
円錐台形状のあるいはベルマウス形状の粉塵分散板を備
えるか、又は上部空間での粉塵の外周部フィルターエレ
メントへの流れを強化する整流格子の形の粉塵分散板を
設置した構成をとっている。

【００４１】本発明による除塵装置ではこのような一種
のガイドを設けることで、自らの大きい慣性力により、
流れの向きを急激に変えることの困難な粉塵粒子を外周
部に向かわせる事が可能となり、結果的に上部管板中央
部と外周部との粉塵濃度偏差を解消し平均化することが
可能となる。この結果、除塵装置の機能の全面的活用に
よる除塵効率の向上という効果も生ずる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による除塵装置における
粉塵分散板の配置状態を示す断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図３】本発明の第２実施形態による除塵装置における
粉塵整流格子の配置状態を示す断面図。

【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図５】加圧流動床ボイラプラント主要系統図。

【図６】加圧流動床ボイラに装着された従来の除塵装置
の概略構成図。

【図７】図６のＸ−Ｘ線に沿う断面図。

【符号の説明】

１ 加圧流動床ボイラ ２ 一次除塵装置 ３ 二次除塵装置 ４ 空気圧縮機 ５ 含塵高温ガス管 ６ 清浄高温ガス管 ７ ガスタービン出口ガスダクト ８ 空気管 ９ 石炭・石灰石供給管 １０ ガスタービン １１ 缶体 １２ 円筒隔壁 １３ 多孔質セラミックス管 １４ 外筒フィルターブロック １５ 内筒フィルターブロック １６ 上部管板 １７ 下部管板 １８ 上部空間 １９ 含塵ガス入口管 ２０ 下部空間 ２１ 粉塵ホッパ ２２ 外筒部清浄ガス出口管 ２３ 内筒部清浄ガス出口管 ２４ 清浄ガス出口管 ２５ 外筒部逆洗ノズル ２６ 内筒部逆洗ノズル ２７ 外筒部逆洗弁 ２８ 内筒部逆洗弁 ２９ 逆洗空気母管 ３１ 粉塵分散板 ３２ 分散板支持部材 ３３ 粉塵整流格子 ３４ 格子支持部材 ３５ 中子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小柳 俊雄 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内 (72)発明者 吉川 基嗣 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部に含塵ガス入口を備え、下部が粉塵
   ホッパに接続され、ほぼ鉛直に配置された缶体内にガス
   流れ方向に平行に複数の多孔質セラミックス体フィルタ
   ーエレメントを配置した除塵装置であって、含塵ガスが
   流入する前記缶体の上部空間に、前記フィルターエレメ
   ントに含塵ガスを均等に分配させる粉塵分散板を備えた
   ことを特徴とする除塵装置。
2. 【請求項２】 請求項１の除塵装置において、前記粉塵
   分散板の形状を円錐台形状又はベルマウス形状としてな
   る除塵装置。
3. 【請求項３】 請求項１の除塵装置において、前記粉塵
   分散板を格子形状としてなる除塵装置。