JPH1071315A - 高温ガス用除塵装置及びその再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フィルタ再生用ユーティリティ消費量が少な
く、したがってプロセス効率の低下も少なく、かつ付着
した塵の層厚が成長しにくい高温ガス用除塵装置を提供
する。 【解決手段】フィルタ管下端部に連通した案内管３４に
環状スリット３４ａを設け、該案内管外側から高圧ガス
噴射ノズル３０の噴射口３０ａを案内管中心に向かい斜
め下向きに臨ませ、随時もしくはあらかじめ定めれられ
た指標に基づいて高圧ガスの噴射を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加圧流動床ボイラ
による発電プラントなどの燃焼プロセスや石炭ガス化プ
ラントなどにおいて排出される高温の含塵ガスの除塵に
好適なセラミックスフィルタが組み込まれた高温ガス用
除塵装置及び再生方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミックスフィルタが組み込まれた高
温ガス用除塵装置に関する技術は、次世代の高効率でク
リーンな石炭利用技術である石炭ガス化プラントや加圧
流動床ボイラによる発電プラントを実現するための鍵と
なる技術とみなされ、世界各国で実用化のための開発が
進んでいる。

【０００３】セラミックスフィルタで含塵ガスを除塵処
理する場合、時間とともにフィルタ差圧が増大する。フ
ィルタ差圧を一定範囲内で維持する手段を再生手段と称
する。一般的な再生手段は、清浄ガス側に高圧ガス（一
般に、燃焼プロセスの場合は空気又は水蒸気、還元雰囲
気の場合は窒素、プロセスガス又は水蒸気が使用され
る）を噴射することにより瞬時に清浄ガス側の圧力を含
塵ガス側に比して高くすることによりフィルタ管壁を清
浄ガスが逆流するようにせしめて付着塵を払い落とす、
いわゆる逆洗といわれるものである。

【０００４】より具体的に説明すると、清浄ガス側に設
けたエジェクタに配設した高圧ガスノズルから、例えば
一定の時間間隔で高圧ガスを噴射して、清浄ガス側のガ
ス圧力を瞬間的に高め、清浄ガスを含塵ガス側に逆流せ
しめることにより付着塵を払い落とすものである。

【０００５】エジェクタを配設する場所は、片端が閉じ
たフィルタ管が使用されているいわゆるキャンドル型除
塵装置の場合には、個々のフィルタ管出口開口もしくは
複数個のフィルタ管出口清浄ガスを集合した配管であ
り、両端が開口したフィルタ管が使用されているいわゆ
るチューブ型除塵装置の場合には、清浄ガス出口配管で
ある。

【０００６】逆洗以外の再生手段で実用化されているも
のはないが、低周波の音波を含塵ガス側に送り込み、浮
遊塵を凝集させる試みもなされている。

【０００７】除塵装置をこれらのプラントに組み込んで
使用する場合、特に注意を要するのは高温下における塵
の挙動である。すなわち、一般にガスの粘性係数は温度
が高いほど大きく、高温下において塵はガスの流れの影
響を強く受け、除塵室（除塵装置内で固気分離がなされ
る部分）内の主たる含塵ガスの流れを概ね下向きとなる
ように設計しても、微細な塵の一部分が乱れたガス流に
乗って重力に逆らって流動し、逆洗を行っても容易にホ
ッパへ落下せず、濾過面に再付着する傾向がある。

【０００８】実機のプラントでは、除塵装置自体の運転
条件に起因する乱れや上流系又は下流系に生じる外乱に
よって、除塵室内の流れが絶えず変動し、様々な傍流を
伴う乱れた流れが除塵装置の内部に存在している。その
結果、除塵装置には次のような問題が発生する。

【０００９】キャンドル型除塵装置や、板状のフィルタ
が使用されているクロスフロー型除塵装置において見ら
れる現象で、横向き又は上向きの傍流によってセラミッ
クスフィルタを逆洗しても塵が下部のホッパ空間に落下
せず、近くのセラミックスフィルタに再度堆積し、これ
が繰り返されるために塵が一部のセラミックスフィルタ
の表面に厚く堆積し、遂にはセラミックスフィルタの含
塵ガス側の流路の一部が堆積した塵で閉塞する。

【００１０】このような塵によるブリッジングや厚い塵
の堆積層等が形成されると、徐々にセラミックスフィル
タの有効濾過面積が減少して除塵装置の処理能力が低下
しフィルタ差圧が漸増する。加圧流動床ボイラの燃焼ガ
スを除塵する際には、ブリッジングした塵や厚い塵の堆
積層等に含まれる未燃焼成分がしばしば発火燃焼し、セ
ラミックスフィルタが燃焼熱に起因する熱応力によって
致命的な熱損傷を受けることもある。

【００１１】また、塵中に未燃焼成分が含まれていなく
とも、厚い塵層は大きな熱容量を有するため、急激に負
荷変化させる場合、厚い塵層に接するフィルタ管の部分
はガス温度の変化に追随できず、厚い塵層が形成されて
いない同じフィルタ管の他の部分との境界で大きな温度
落差が生じ、熱応力によって致命的な熱損傷を受ける。

【００１２】石炭ガス化プラントの生成ガスの除塵処理
では、運転停止直後の非酸化性ガスで置換された状態か
ら空気雰囲気への切り替え時、もしくは運転再立ち上げ
時に酸素を含む空気が除塵装置中に存在する状態の時、
厚い塵層等に含まれる未燃焼成分が発火燃焼して除塵装
置のセラミックスフィルタに致命的な熱損傷を与えるこ
ともある。

【００１３】セラミックスフィルタに両端が開口したフ
ィルタ管を使用し、装置容器の内部を複数の水平な管板
で仕切り、複数のフィルタ管の両端をそれぞれ上下の管
板に保持し、含塵ガスがフィルタ管の内側を下方に流れ
るように構成されているチューブ型除塵装置が特公昭６
３−４０５６７、特公平２−２２６８９、特公平３−２
４２５１、特公平３−６１０７６等に開示されている。

【００１４】チューブ型除塵装置は逆洗に際しキャンド
ル型除塵装置に比して単位濾過面積当たり数倍の空間容
積を昇圧させる必要があるため、高圧空気等の逆洗ガス
を数倍必要とし、ユーティリティ消費量の点で劣るとい
う意見がある。また、逆洗ガス温度は一般的にプロセス
ガス温度に比してかなり低いため、加圧流動床ボイラ等
のように除塵装置の下流にガスタービンが配設されてい
るプロセスにおいては、逆洗によってガスタービン入口
ガス温度を低下させ、その結果プラントの総合効率を低
下させる傾向があり、相対的に低温の逆洗ガスをより多
く消費することはプラントの総合効率の低下を意味し、
この点でもチューブ型除塵装置はキャンドル型除塵装置
に比して不利であるという意見もある。

【００１５】このような意見は他方式の除塵装置がチュ
ーブ型除塵装置と同様に高温ガス用除塵装置として安定
的に使用に耐えうるということを前提としている。実際
にはチューブ型除塵装置は他方式の除塵装置に対し機能
面で大幅に優れており高温高圧除塵装置として最も商用
化に近い技術である。

【００１６】キャンドル型除塵装置では加圧流動床ボイ
ラの高負荷運転時にフィルタ差圧の経時的漸増傾向が一
般的に発生することが報告されているが、チューブ型除
塵装置においてはこのような傾向は後述する特殊な場合
しか認められない。

【００１７】チューブ型除塵装置においては逆洗時フィ
ルタ管には内外圧力差により主として圧縮応力が発生す
る。一般にセラミックスは圧縮に強いため、逆洗時フィ
ルタ管に引張応力が発生するキャンドル型除塵装置と違
って、チューブ型除塵装置においては、より大きな内外
差圧をもって逆洗を行うことができる。このことは、チ
ューブ型除塵装置のフィルタ差圧の安定要因の一つであ
る。

【００１８】また、チューブ型除塵装置では含塵ガス側
の流路断面積が小さいので、含塵ガス側の流れを完全な
下向流とするのが容易である。また、本発明者等はフィ
ルタ管の下端部において一定流速の下向流を生じさせる
構成を特開平６−４７２２６に提案している。

【００１９】チューブ型除塵装置では、含塵ガスの主流
が完全下降流であること、高速下向流に塵層の削り落と
し効果があること及び上述したように効果的な逆洗がで
きることから、通常の運転条件では塵がフィルタ管の濾
過表面に厚く堆積することがなくフィルタ差圧に経時的
漸増は見られない。また、飛来する未燃焼成分の絶対量
が大きく変動せず、塵中に常時１０％程度以下の未燃焼
成分が含まれ、これがフィルタ管の表面で定常的に少し
ずつ燃焼している限りにおいてはフィルタ管を熱損傷す
る問題は生じない。

【００２０】しかし、加圧流動床ボイラや石炭ガス化プ
ラント等においては、運転条件及び炭種によっては非常
に粘着性のある微細な塵が飛来する。このような条件下
においてはチューブ型除塵装置であっても下向きのガス
流速が約５ｍ／ｓ以下となる領域において、フィルタ管
の内面に塵が多量に堆積する。この堆積塵層に未燃焼成
分が含まれると、強度のおき燃焼をしたり、条件によっ
ては一気に発火燃焼してフィルタ管の内壁の温度を過度
に上昇させ、フィルタ管の内外及び軸方向の温度差がセ
ラミックスの許容温度差を超え、フィルタ管が熱応力で
損傷する。

【００２１】さらに、セラミックフィルタの上流配管や
サイクロン壁面に付着堆積した未燃焼成分を含む塵層が
負荷上げ時脱落して、ケーキ状や薄片状となってセラミ
ックフィルタに飛来することがある。これらがフィルタ
管を落下中にフィルタ管内でブリッジングを形成する
と、この箇所から下部においてはホッパからの上昇流が
生ずる。落下中又はホッパから吹き上げられた薄片状の
塵はフィルタ管の中で浮遊を始め、ブリッジング領域を
増大させたりフィルタ管内壁に厚い堆積層を形成して、
濾過機能を低下せしめる結果フィルタ差圧に経時的漸増
現象生じ、かつ該堆積層においておき燃焼が起こりうる
ことが判明した。

【００２２】特にフィルタ管内に一旦ブリッジングが発
生すると、従来の逆洗ではガスはほとんどブリッジング
層を迂回してフィルタ管内に流れ込みブリッジング層は
破壊されない。ブリッジング層発生初期にはブリッジン
グ層外周部にガスが流れ込むことから多少その位置がず
れることはあるが、むしろブリッジング層を逆洗ガスの
圧力によりフィルタ管内周からさらに押し固める効果が
あることが判明した。ずれて止まる瞬間の衝撃によりさ
らに押し固められることも問題の解決を難しくしてい
る。

【００２３】熱交換器や配管等の管内のスケール除去の
ため高圧蒸気や高圧空気を直接管内に噴射する方法があ
り、広く実施されている。この方法と同様に、逆洗とは
いえないが、チューブ型除塵装置のフィルタ管内部の付
着塵を除去する方法として、ノズルをフィルタ管入口部
又は出口部に設けて、フィルタ管内に向けて直接空気、
水蒸気及び窒素等の高圧ガスを噴射する方法がある。

【００２４】この方法は、堆積塵層そのものは容易に除
去できるが、高圧ガスの噴射によりフィルタ管内の圧力
が高くなるため１次濾過層を構成しているフィルタ管表
層部において塵粒子をフィルタ管内部に浸透させる傾向
がある。高速気流が直接濾過面に衝突して１次濾過層を
破壊することも塵粒子のフィルタ組織への浸透を促進す
る要因となる。結果的にフィルタ差圧が不安定化するこ
とは避けられない。

【００２５】また、この方法ではノズルを噴射した相対
的に低温の高速気流が直接フィルタ管に接触する可能性
があり、加圧流動床ボイラ等の高温プロセスにおいては
フィルタ管に熱衝撃によるダメージを与える可能性が大
きく現実的ではない。

【００２６】フィルタ管内に何らかの方法で外部から直
接高温高圧ガスを噴射し同時にフィルタ管外の空間の圧
力を高めて逆洗をするという方法も考えられるが、フィ
ルタ管内への高圧ガス噴射によりフィルタ管内圧力が瞬
間的に高くなるため、非常に強力な逆洗をする必要が生
じ逆洗用ユーティリティを増大させる。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
の従来技術の問題点を解決し、都市ごみ焼却炉、加圧流
動床ボイラなどの高温の燃焼プロセスや石炭ガス化プラ
ント等からの排出ガスの除塵に好適な、ユーティリティ
消費量が少なく、したがってプロセス効率の低下が少な
く、かつ付着した塵の層厚が成長しにくく、たとえ上流
から塊状の塵が落下してフィルタ管を閉塞させてもこれ
を除去しうる再生手段を備えた高温ガス用除塵装置及び
再生方法を提供することにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は、
濾過面を内壁とするセラミックスフィルタで含塵ガスの
通路が形成され、該通路の少なくとも一方の端部又は端
部に連通されている案内管もしくは空間中に、高圧ガス
噴射口が、該噴射口からの高圧ガスの噴射方向が該濾過
面に向かないように設けられてなることを特徴とする高
温ガス用除塵装置である。

【００２９】本発明の第２の発明は、高圧ガスの噴射ノ
ズルが濾過面を内壁とするセラミックスフィルタで構成
された含塵ガス通路の少なくとも一方の端部又は端部に
連通されている案内管もしくは空間中にその噴射口を、
該フィルタの濾過面の存在する方向とは別の方向に向け
て設けられている高温ガス用除塵装置である。

【００３０】本発明の第３の発明は、濾過面を内壁とす
るセラミックスフィルタで含塵ガスの通路が形成され、
該通路に付着した塵を除去する高温ガス用除塵装置の再
生方法において、前記通路の少なくとも一方の端部又は
端部に連通されている案内管もしくは空間中に、高圧ガ
ス噴射口を設け、該噴射口から高圧ガスを前記濾過面に
向かない方向に噴射させることを特徴とする高温ガス用
除塵装置の再生方法である。

【００３１】本発明の第４の発明は、濾過面を内壁とす
る含塵ガスの通路を有する両端の開口したセラミックス
フィルタ管を、上部に含塵ガスの導入部を有し下部に塵
を集めるホッパ空間を有する容器内に、略鉛直に管板で
保持して配設し、含塵ガスが各フィルタ管の内側を下方
に流れるように構成されている高温ガス用除塵装置の該
フィルタ管内面に付着した塵を除去する再生方法であっ
て、フィルタ管の一方には含塵ガスのフィルタ管内への
導入を制御する機械式弁機構を、フィルタ管の他方には
高圧ガスの噴射ノズルをそれぞれ接続し、該機械式弁機
構が通常濾過運転時には概ね全開とされかつ閉操作が対
応するフィルタ管について高圧ガスがフィルタ面の濾過
面に面しない方向に、同時に噴射できるようにしてなる
ことを特徴とする高温ガス用除塵装置の再生方法であ
る。

【００３２】本発明の第５の発明は、濾過面を内壁とす
る含塵ガスの通路を有する両端の開口したセラミックス
フィルタ管を、上部に含塵ガスの導入部を有し下部に塵
を集めるホッパ空間を有する容器内に、略鉛直に管板で
保持して配設し、含塵ガスが各フィルタ管の内側を下方
に流れるように構成されている高温ガス用除塵装置の該
フィルタ管内面に付着した塵を、高圧ガス噴射口がフィ
ルタ管下端部に連通されている案内管もしくは空間中に
該噴射口をホッパ空間に向けて設けられた該高圧ガスの
噴射ノズルからの高圧ガスの噴射により除去するように
したことを特徴とする高温ガス用除塵装置の再生方法で
ある。

【００３３】本発明で濾過面を内壁とする含塵ガスの通
路とは、例えば、濾過面で囲まれた円筒状、楕円体状又
は直方体状等のガス通路をいう。より具体的にはセラミ
ックフィルタの両端が開口したチューブ型除塵装置及び
クロスフロー型除塵装置、市松ハニカム型除塵装置等の
ような内面濾過型の除塵装置の含塵ガスの濾過空間のこ
とをいう。

【００３４】本発明で、セラミックスフィルタに接続さ
れるセラミックス製、金属製の筒状体で、ガス入口部又
は出口部の断熱材保護スリーブ、熱遮蔽スリーブ、整流
スリーブの等機能を兼ねさせることができ、構造的には
金属で構成した方が好ましい。また、複数の案内管を１
本のヘッダに接続し、このヘッダに噴射口を濾過面の存
在する方向とは別の方向に向けて高圧ガス噴射ノズルを
設けてもよい。

【００３５】本発明の高温ガス除塵装置の再生方法によ
れば、高圧ガスを噴射することに伴うエジェクタ効果に
より、該通路内に大きな圧力降下と随伴流が生じ、濾過
面上の堆積塵は濾過壁を逆流するガスによる剥離力（背
圧）と随伴流による剪断力を受けて粘着性の高い塵でも
厚く堆積することがない。

【００３６】セラミックスフィルタの上流において塵が
成長して塊状となり、何らかの原因で該含塵ガス通路に
落下又は侵入して、これが該含塵ガス通路を閉塞させて
いわゆるブリッジングを形成させたとしてもブリッジン
グ層と高圧ガス噴射ノズルに挟まれた空間容積は非常に
小さいため、前記高圧ガスを噴射することにより該空間
内の圧力降下は著しく、ブリッジング層を境に大きな圧
力差が生じ、ブリッジング層は容易に排出される。

【００３７】このような場合、ブリッジング層を境に容
易に８０００ｍｍＡｑの圧力差を生じ、例えばフィルタ
管の内径を１４０ｍｍとすると、この圧力差は１２３ｋ
ｇの推力をブリッジング層に与え、形成されて間もない
ブリッジング層であれば、一回の高圧ガス噴射で破壊で
きる。

【００３８】本発明の好ましい高温ガス用除塵装置で
は、上部に含塵ガスの導入部を有しかつ下部に塵を集め
るホッパ空間を有する容器を有し、セラミックスフィル
タが両端の開口したフィルタ管であり、略鉛直に配設さ
れたフィルタ管の好ましくは上下端がそれぞれ上下の管
板に保持され、含塵ガスが各フィルタ管の内側を下方に
流れるように構成されている。

【００３９】高圧ガス噴射ノズルから高圧ガス噴射が行
われると、フィルタ管の内側には高流速の随伴流ととも
に、大きな圧力降下が生じ、有効な逆洗払い落としがな
される。

【００４０】この場合、より好ましくはフィルタ管の下
端部に連通されている案内管中もしくは該案内管に連通
する空間中に噴射口を濾過面の存在する方向に向かない
よう濾過面とは別の方向に向けて高圧ガス噴射ノズルが
設けられている。

【００４１】本発明において高圧ガス噴射ノズルから高
圧ガス噴射が行われると、フィルタ管の内側には高流速
の下降流が生じ、フィルタ管に付着堆積した塵は削り落
とし、払い落とされ直接ホッパ空間に落下し濾過面に再
付着することがない。特に、塵が厚く堆積しやすいフィ
ルタ管下部に行くほど高圧ガス噴射の瞬間、下降流速が
大きいため、堆積塵の削り落としが効果的に行われる。

【００４２】フィルタ管上端部に接続されている案内管
中に噴射口をガス入口空間に向けて高圧ガス噴射ノズル
を設けても、フィルタ管内の圧力降下はフィルタ管下端
部に高圧ガス噴射ノズルを設ける場合と同程度で逆洗の
効果は充分期待できるが、高圧ガス噴射時フィルタ管下
部における随伴流の流速が小さく、粘着性のある塵層の
削り落としには効果が十分とはいえない。また、この場
合、逆洗時払い落とされた塵が一旦ほとんど全てガス入
口空間に戻され、逆洗終了とともにガス流に乗って再び
フィルタ管を落下する過程で微細な塵はフィルタ管に再
付着することも効果を減殺する。

【００４３】したがって、より好ましくは、機械式弁機
構がフィルタ管の上端部に設けられ、かつ前記高圧ガス
噴射ノズルがフィルタ管の少なくとも下端部もしくは下
端部に連通されている案内管中もしくは直接又は案内管
を介して間接に連通する空間中に設けられ、該機械式弁
機構が通常濾過運転時には概ね全開とされ、閉操作が対
応するフィルタ管の高圧ガス噴射と同時に行われる。

【００４４】このようにすると、瞬間的には高圧ガスの
噴射によって圧力降下する空間が当該フィルタ管内部に
限定されるため、より少ない高圧ガス量で容易に所要の
内外差圧が得られる。

【００４５】従来、この方式のセラミックフィルタであ
るチューブ型除塵装置の再生においては、清浄ガス出口
管にエジェクタを配設し、スロート下流部に噴射口を上
流に向けた高圧ガス噴射ノズルを設け、これを噴射する
ことによりフィルタ管の外側の空間の圧力を瞬時に高め
て清浄ガスがフィルタ管を逆流するよう構成していた。
このため、フィルタ管外側の大きな死容積（フィルタ管
内容積の７〜８倍）を昇圧させる必要があり、ユーティ
リティ消費量及び出口ガス温度降下に難があった。本発
明によれば、従来に比して５分の１程度の高圧ガス消費
量で済み、プロセス効率の低下は無視しうるレベルまで
低減できる。

【００４６】機械式弁機構の代わりに高圧ガス噴射ノズ
ルをフィルタ管上端部又は上端部に連通されている案内
管中もしくは該案内管に連通する空間中に噴射口を上流
に向けて設け、フィルタ再生時に当該フィルタ管につい
て上下同時に高圧ガスを噴射しても所要のフィルタ管内
圧力降下が得られる。この場合、上部で噴射する高圧ガ
スによるエジェクタ効果を下部のものより小さく設定
し、剥離した塵がほとんど全て直接ホッパ空間に落下す
るよう構成することもできる。

【００４７】本発明の好ましい高温ガス用除塵装置で
は、上部に含塵ガスの導入部を有しかつ下部に塵を集め
るホッパ空間を有する容器を有し、セラミックスフィル
タが両端の開口したフィルタ管であり、略鉛直に配設さ
れたフィルタ管の例えば上下端がそれぞれ上下の管板に
保持され、含塵ガスが各フィルタ管の内側を下方に流
れ、高圧ガス噴射ノズルがフィルタ管下端部に連通され
ている案内管中もしくは下端部に直接あるいは該案内管
を介して連通する空間中に噴射口をホッパ空間に向けて
設けられ、少なくとも高圧ガス噴射の瞬間、ホッパから
のガスが抜き取られている。

【００４８】このようにすれば、相対的に温度の低い高
圧ガス噴射によりホッパ内温度が下がり、温度の低いホ
ッパ内ガスが他のフィルタ管内に流入して熱衝撃を与え
ることがない。ホッパから抜き取られたガスは当該高温
ガス用除塵装置の系外に導いてもよく、何らかの手段で
ガス入口部もしくはさらに上流に還流させてもよい。後
者の場合、還流の過程で配管の高温壁面や流入高温ガス
との熱交換によって昇温するので、フィルタ管に熱衝撃
を与えることはない。

【００４９】本発明の高温ガス用除塵装置及びその再生
方法は、加圧流動床ボイラなどの高温の燃焼プロセスや
石炭ガス化プラント等からの排出ガスの除塵に好ましく
適用でき、ユーティリティ消費量が少なく、したがって
プロセス効率の低下が少なく、かつ付着した塵の層厚が
成長しにくく、たとえ上流から塊状の塵が落下して一旦
フィルタ管を閉塞させても容易に除去される。

【００５０】

【実施例】以下、本発明の高温ガス用除塵装置の再生方
法を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれ
らの実施例によって限定されない。

【００５１】図１は、本発明をチューブ型除塵装置に適
用した一実施例を示す縦断面図である。図２は図１のＡ
部の拡大図、図３は図１のＢ部の拡大図、図４は図１の
Ｘ−Ｘ線に沿った矢視図、図５は図４のＣ部拡大図であ
る。

【００５２】図１、図２において、１はチューブ型除塵
装置であり、２は圧力容器、３はフィルタ管、５ａ、５
ｂ、５ｃ、５ｄは各フィルタ管を支持するとともに圧力
容器の内部を水平方向に仕切る管板（５ａ及び５ｄは含
塵ガス空間と除塵室の間を仕切り、他の管板は除塵室の
間を仕切る。）、６は導入した含塵ガスを各フィルタ管
に一様に分配するガス入口室、７はホッパ空間、４はホ
ッパ空間からのガスの抜き出し管、９ａ、９ｂ、９ｃは
第１段、第２段、第３段の除塵室、１１ａ、１１ｂ、１
１ｃは各除塵室からの清浄ガス出口管、１２は清浄ガス
集合管、１２ａはガス出口、１０はガス導入口、１４は
抜き出しガス、３０は最下段の管板５ｄの下面に配設さ
れ各フィルタ管の出口ガス通路斜め下向きに噴射口３０
ａを向けた高圧ガス噴射ノズル、３１は各フィルタ管を
取り囲むように配設された高圧ガス用環状ヘッダ、３２
は高圧ガス配管、３３は高圧ガス４０の噴射制御弁、３
４はフィルタ管３の下端部に接続された案内管である。

【００５３】圧力容器２の内側には断熱材２ａが内張り
されている。少なくともフィルタ管の両端部と管板はシ
ール手段１８によりダストタイトにシールされ、かつフ
ィルタ管と圧力容器の熱膨張差が吸収されるよう構成さ
れている。

【００５４】塵が噴射ノズルに堆積・成長してガス通路
を閉塞させないようにするため、必須要件ではないが、
噴射口３０ａは含塵ガスの流れに直接接触しないように
案内管３４の環状スリット３４ａの外側から案内管内を
臨むように構成されている。噴射口の形状は円形ノズル
であっても、スリット状であってもよい。充分なエジェ
クタ効果を得るため、噴射口３０ａの中心から案内管下
端部までの距離Ｌは案内管の内径Ｄの１．８倍以上、好
ましくは２倍以上の値となっている。

【００５５】図１、図３、図４、図５において、８は弁
体８ａ、軸８ｂからなるフィルタ管入口（上端部）に設
けたバタフライ弁である。バタフライ弁８の軸部は各フ
ィルタ管の入口ポートを兼ねる軸受１３によって支持さ
れている。軸受１３はバタフライ弁の取り付けを容易に
するため軸中心で上下二つ割りになっており、軸受けカ
バー１３ａと軸受台１３ｂからなる。軸受けカバー１３
ａと軸受台１３ｂは図示していないボルトによって締結
されている。１９はアクチュエータである。

【００５６】バタフライ弁は図４に示されるようなＧ１
〜Ｇ５までの５系列からなっており、同一系列のバタフ
ライ弁は同時に開閉操作がなされる。図５において、弁
軸８ｂは圧力容器２を貫通しているが、内部ガスはラビ
リンス１５、１６及び軸封空気２０によって外界と遮断
され、軸封空気の気密はＯリング１７によってなされて
いる。弁軸の駆動方法、弁の種類は本説明に拘束されな
い。例えば、弁軸は圧力容器を貫通させずに、圧力容器
内で高圧空気等によって回転駆動することも考えられ
る。

【００５７】高圧ガスの噴射制御弁３３はフィルタ管毎
又は複数のフィルタ管からなる系列毎に設けうるが、本
実施例ではバタフライ弁と同一の系列分けを行い、各フ
ィルタ管についてバタフライ弁の遮断と高圧ガスの噴射
を同時に行うものとしている。

【００５８】図１、図３、図４は、通常の濾過運転時の
状態を示しており全てのバタフライ弁８は全開している
（弁体はガス流れに平行）。

【００５９】図１において、ガス導入口１０からガス入
口室に流入した高温含塵ガスは各フィルタ管にほぼ均一
に分配され全開したバタフライ弁を通過してフィルタ管
内を流下しつつフィルタ管内壁で濾過され清浄ガスとな
ってフィルタ管を内側から外側に向かって流れ、各除塵
室の清浄ガス空間に集められる。

【００６０】各清浄ガス空間を出たガスは清浄ガス出口
管１１ａ、１１ｂ、１１ｃを経て、清浄ガス集合管１２
に集められ、ガス出口１２ａから排出される。ホッパ空
間７から抜き出し管４を通して常時一部のガスが抜き出
されているため、フィルタ管下端部でも常時下降流が確
保されている。

【００６１】抜き出されるガス量はフィルタ再生のため
に噴射される相対的に低温の高圧ガスを吸収しうる値と
し、高圧ガス噴射によって温度の低下したホッパ空間内
のガスが高圧ガス噴射されていない他のフィルタ管に流
入しないようにされている。抜き出したガスは系外に排
出してもよく、特公平３−２４２５１、特開平６−４７
２２６のような方法でガス入口室に還流させることもで
きる。また、逆洗に合わせてホッパ空間内のガスを上流
に還流させる方法として特公平８−１１１６８のような
方法もある。

【００６２】濾過運転時例えば３０分に１度、系列Ｇ１
のバタフライ弁８を遮断した後これに対応する弁３３を
０．２秒間開弁する。高圧ガスには該高温ガス用除塵装
置で除塵処理される含塵ガス以外の空気、窒素、水蒸
気、炭酸ガス、除塵処理されたプロセスガス等が用いら
れ、好ましくはプロセスガスの１．２倍以上の圧力であ
る。

【００６３】該高圧ガスの圧力をプロセスガス圧に対し
臨界圧力比以上にすれば、噴射口３０ａから超音速で高
圧ガスが噴射し、含塵ガスの吸引が非常に強くなり、該
フィルタ管内は瞬間的にプロセス圧力に対して１０００
０ｍｍＡｑ程度圧力降下する（再生直前のフィルタ差圧
を２０００ｍｍＡｑとすれば、逆洗に充分な８０００ｍ
ｍＡｑ程度の再生時最高差圧が得られる）。再生時、堆
積塵層厚の大きいフィルタ管下端部での下降流速は５０
ｍ／ｓ以上になり、堆積塵層の削り落としと同時に強力
な逆洗が行われる。このような操作を順次系列Ｇ２、系
列Ｇ３、系列Ｇ４、系列Ｇ５について行い１回の再生操
作が完了する。

【００６４】本実施例では機械式弁機構をフィルタ管入
口部に設けたが、機械式弁機構の代わりに高圧ガス噴射
ノズルをフィルタ管上端部もしくは上端部に接続されて
いる案内管中もしくは該案内管に連通する空間中に噴射
口を上流に向けて設け、フィルタ再生時に当該フィルタ
管について上下同時に高圧ガスを噴射しても所要のフィ
ルタ管内圧力降下が得られることは前述のとおりであ
る。ただしこの場合は高圧ガスの消費量は、フィルタ管
出口部にのみ高圧ガス噴射ノズルを設けた場合に比して
約２倍の消費量となる。

【００６５】図６は本発明の別の実施例を示すもので、
複数のフィルタ管の下端部に案内管３４を接続連通させ
たもので、高圧ガス噴射ノズルは個々の案内管上部外側
に設けられ、噴射口は案内管中心に向けて斜め下向きに
配置されている。この実施例では、このような案内管が
複数本設けられ、同一案内管に連通するフィルタ管群の
入口に設けられている全てのバタフライ弁は同時に遮断
・開弁されるようになっている。

【００６６】本実施例でのフィルタ再生も前述した実施
例と同様に、当該フィルタ管群に対応する全てのバタフ
ライ弁を遮断した後対応する案内管中に高圧ガスを噴射
することによりなされる。

【００６７】図７は本発明を複数の圧力容器Ｖ１、Ｖ
２、Ｖ３からなる大型商用高温ガス除塵装置に適用した
実施例を示す。加圧流動床ボイラ等の大型商用高温ガス
除塵装置においては圧力容器数が６基〜１２基にもなる
が、図面を複雑にしないため図７においては３基とし
た。

【００６８】図７において、３５は高圧ガス噴射ノズル
３０を有するフィルタ再生用エジェクタ、５０は上流の
含塵ガス配管中に設けたガスの自己循環装置であって、
縮流部、スロート部５０ａ及びディフューザ部からな
り、各圧力容器のホッパ空間と該スロート部を抜き出し
管４によって結ばれている。このように構成することに
よって、フィルタ管下端部で常に下降流が確保され、壁
面上での塵の堆積・成長が防止され、かつ未燃焼成分が
飛来しても滞留することがないので、発火の可能性が非
常に少ない。

【００６９】加圧流動床ボイラ等から排出された含塵ガ
スはまず自己循環装置に入る。含塵ガスは該縮流部で増
速されて静圧が低下し、スロート部においてホッパ空間
の静圧より約１０００ｍｍＡｑ程度低くなる。このた
め、常時ホッパ空間のガスは自己循環装置に還流してい
る。

【００７０】本実施例においてフィルタの再生は次のよ
うに行う。すなわち、濾過運転時例えば３０分に１度、
まずＶ１のバタフライ弁８を同時に全て遮断した後、Ｖ
１の高圧ガス噴射弁３３を０．３秒間開弁する。エジェ
クタ３５内での高圧ガスの上向き噴射により、ホッパ空
間からのガスの抜き出し量はこの瞬間急増し、Ｖ１のホ
ッパ空間及びフィルタ管内の圧力も急降下する。このた
め、フィルタ管壁内での逆流と内壁面に沿った強い随伴
下降流が生じ、フィルタ管内面に付着堆積している塵層
は容易に削り落とされる。高圧ガス噴射弁３３が閉じる
と、直ちにバタフライ弁を全開する。

【００７１】順次以上の操作をＶ２及びＶ３について行
い１回の再生操作が完了する。

【００７２】

【発明の効果】本発明による高温ガス用除塵装置の再生
方法を、加圧流動床ボイラによる発電プラントなどの燃
焼プロセスや石炭ガス化プラントなどで生成する高温含
塵ガスの除塵に使用すれば、ユーティリティ消費量が少
なく、したがってプロセス効率の低下も少なく、かつ付
着した塵の層厚が成長しにくいフィルタの再生が可能と
なる。

【００７３】また、たとえ上流から塊状の塵が落下して
フィルタ管を閉塞させてもこれを容易に除去しうるの
で、煤を始めとする未燃焼成分を多量に含む塵が除塵装
置中に導入されても、塵が発火燃焼するのを抑制でき、
塵が発火することがあってもフィルタ管に堆積している
塵の厚さが薄いので、激しい燃焼が起きず、フィルタ管
に熱損傷を与えることなく安定して運転ができる。した
がって、上述の今後の石炭利用技術の本格的な実用化時
期を早められると期待できるので、そのエネルギ産業分
野における利用価値は多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高温ガス用除塵装置及びその再生方法
の一実施例を示す縦断面図。

【図２】図１のＡ部拡大図。

【図３】図１のＢ部拡大図。

【図４】図１のＸ−Ｘ線に沿った矢視図。

【図５】図４のＣ部拡大図。

【図６】本発明の高温ガス用除塵装置及びその再生方法
の別の実施例を示す縦断面図。

【図７】本発明を大型商用高温ガス除塵装置に適用した
実施例を示す系統図。

【符号の説明】

１：除塵装置 ２：圧力容器 ３：フィルタ管（セラミックスフィルタ） ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ：管板 ６：ガス入口室 ７：ホッパ空間 ８：バタフライ弁 ８ａ：弁体 ８ｂ：弁軸 ９ａ、９ｂ、９ｃ：除塵室 １０：ガス導入口 １１ａ、１１ｂ、１１ｃ：清浄ガス出口管 １２：清浄ガス集合管 １２ａ：ガス出口 １３：軸受 １３ａ：軸受けカバー １３ｂ：軸受台 １４：抜き出しガス １５、１６：ラビリンス １７： Ｏリング １８：シール手段 １９：アクチュエータ ２０：軸封空気 ３０：高圧ガス噴射ノズル ３０ａ：噴射口 ３１：高圧ガス用環状ヘッダ ３２：高圧ガス配管 ３３：高圧ガス噴射制御弁 ３４：案内管 ３４ａ：環状スリット ３５：フィルタ再生用エジェクタ ４０：高圧ガス ５０：フィルタ再生用エジェクタ ５０ａ：スロート部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前野 裕史 東京都千代田区丸の内二丁目１番２号 旭 硝子株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】濾過面を内壁とするセラミックスフィルタ
   で含塵ガスの通路が形成され、該通路の少なくとも一方
   の端部又は端部に連通されている案内管もしくは空間中
   に、高圧ガス噴射口が、該噴射口からの高圧ガスの噴射
   方向が該濾過面に向かないように設けられてなることを
   特徴とする高温ガス用除塵装置。
2. 【請求項２】高圧ガスの噴射ノズルが濾過面を内壁とす
   るセラミックスフィルタで構成された含塵ガス通路の少
   なくとも一方の端部又は端部に連通されている案内管も
   しくは空間中にその噴射口を、該フィルタの濾過面の存
   在する方向とは別の方向に向けて設けられている高温ガ
   ス用除塵装置。
3. 【請求項３】上部に含塵ガスの導入部を有し下部に塵を
   集めるホッパ空間を有する容器を有し、セラミックスフ
   ィルタが両端の開口したフィルタ管であり、略鉛直に配
   設されたフィルタ管がそれぞれ管板に保持され、含塵ガ
   スが各フィルタ管下方に流れるように構成されているこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の高温ガス用除塵装
   置。
4. 【請求項４】機械式弁機構がフィルタ管の一方の端部に
   設けられ、かつ前記高圧ガス噴射口がフィルタ管の少な
   くとも反対の端部に設けられ、該機械式弁機構が通常濾
   過運転時には概ね全開とされ、かつ閉操作が対応するフ
   ィルタ管について前記高圧ガス噴射と同時に行われるよ
   うな再生手段を備えてなることを特徴とする請求項３記
   載の高温ガス用除塵装置。
5. 【請求項５】高圧ガス噴射ノズルがフィルタ管下端部に
   連通されている案内管もしくは該案内管に連通する空間
   中に噴射口をホッパ空間に向けて設けられていることを
   特徴とする請求項２、３又は４記載の高温ガス用除塵装
   置。
6. 【請求項６】濾過面を内壁とするセラミックスフィルタ
   で含塵ガスの通路が形成され、該通路に付着した塵を除
   去する高温ガス用除塵装置の再生方法において、前記通
   路の少なくとも一方の端部又は端部に連通されている案
   内管もしくは空間中に、高圧ガス噴射口を設け、該噴射
   口から高圧ガスを前記濾過面に向かない方向に噴射させ
   ることを特徴とする高温ガス用除塵装置の再生方法。
7. 【請求項７】濾過面を内壁とする含塵ガスの通路を有す
   る両端の開口したセラミックスフィルタ管を、上部に含
   塵ガスの導入部を有し下部に塵を集めるホッパ空間を有
   する容器内に、略鉛直に管板で保持して配設し、含塵ガ
   スが各フィルタ管の内側を下方に流れるように構成され
   ている高温ガス用除塵装置の該フィルタ管内面に付着し
   た塵を除去する再生方法であって、フィルタ管の一方に
   は含塵ガスのフィルタ管内への導入を制御する機械式弁
   機構を、フィルタ管の他方には高圧ガスの噴射ノズルを
   それぞれ接続し、該機械式弁機構が通常濾過運転時には
   概ね全開とされかつ閉操作が対応するフィルタ管につい
   て高圧ガスがフィルタ面の濾過面に面しない方向に、同
   時に噴射できるようにしてなることを特徴とする高温ガ
   ス用除塵装置の再生方法。
8. 【請求項８】濾過面を内壁とする含塵ガスの通路を有す
   る両端の開口したセラミックスフィルタ管を、上部に含
   塵ガスの導入部を有し下部に塵を集めるホッパ空間を有
   する容器内に、略鉛直に管板で保持して配設し、含塵ガ
   スが各フィルタ管の内側を下方に流れるように構成され
   ている高温ガス用除塵装置が該フィルタ管内面に付着し
   た塵を、高圧ガス噴射口がフィルタ管下端部に連通され
   ている案内管もしくは空間中に該噴射口をホッパ空間に
   向けて設けられた該高圧ガスの噴射ノズルからの高圧ガ
   スの噴射により除去するようにしたことを特徴とする高
   温ガス用除塵装置の再生方法。
9. 【請求項９】少なくとも高圧ガスの噴射の瞬間にはホッ
   パからのガスは抜きとられている請求項８記載の高温ガ
   ス用除塵装置の再生方法。