WO2020100856A1 - ガス浄化フィルタ、ガス浄化フィルタの製造方法、及び、ガス浄化システム - Google Patents

ガス浄化フィルタ、ガス浄化フィルタの製造方法、及び、ガス浄化システム Download PDF

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filter
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将利 勝木
鈴木　匠
洋介 向井
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a gas purification filter, a method for manufacturing the gas purification filter, and a gas purification system.
  • an exhaust gas treatment device for treating exhaust gas in a combustion device such as a combustion furnace.
  • the exhaust gas treatment device includes, for example, a desulfurization device, a denitration device, a dust removal device, and the like, and specifically includes, for example, a bag filter in which a gas purification filter is formed in a bag shape.
  • the filter cloth with a catalyst that is capable of decomposing toxic components (nitrogen oxide, carbon monoxide, dioxin, etc.) in exhaust gas in addition to dust removal processing of exhaust gas.
  • the catalyst-attached filter cloth unlike a structure such as a honeycomb, the filter cloth is configured as a fiber-like or felt-like filter in which fibers are bundled. Further, the filter cloth carries catalyst particles (catalyst particles) such as a denitration catalyst, an oxidation catalyst, and a dioxin decomposition catalyst.
  • Patent Document 1 describes a bag filter (gas purification filter) using a catalyst having an average particle size of 0.1 ⁇ m (see, for example, paragraph 0023).
  • Patent Document 2 describes a bag filter (gas purification filter) using a catalyst having an average particle size of 1 ⁇ m (see, for example, Table 1).
  • At least one embodiment of the present invention aims to provide a gas purification filter, a method for manufacturing the gas purification filter, and a gas purification system having improved catalytic performance as compared with conventional ones.
  • a gas purification filter according to at least one embodiment of the present invention, A gas purification filter comprising a filter body made of fiber cloth and a gas purification catalyst carried on the filter body,
  • the porosity representing the volume of voids in the space per unit volume is 6% or more and 20% or less.
  • the porosity of the gas purification filter is set to 6% or more and 20% or less to secure the gas flow passage inside the gas purification filter. , It is possible to suppress an excessive rise in the differential pressure. As a result, the exhaust gas can easily flow inside the gas purification filter, and the gas processing amount can be increased. Furthermore, by setting the porosity of the gas purification filter to be 6% or more and 20% or less, the exhaust gas can be appropriately brought into contact with the particles of the gas purification catalyst appropriately when the exhaust gas flows through the gas passage, and the passage of the exhaust gas can be suppressed. it can. Therefore, the catalytic efficiency can be increased and the catalytic performance can be improved as compared with the conventional case.
  • the porosity is 7% or more and 17% or less.
  • the catalyst performance can be particularly improved.
  • the porosity of the filter body is 55% or more and 82% or less
  • the average particle diameter D 50 of the gas purification catalyst is 1 ⁇ m or more and 250 ⁇ m or less.
  • the porosity of the gas purification filter can be set to 6% or more and 20% or less.
  • the porosity of the filter body is 55% or more and 69% or less
  • the average particle diameter D 50 of the gas purification catalyst is 5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the porosity of the gas purification filter can be set to 7% or more and 17% or less, which can particularly improve the catalyst performance.
  • the basis weight of the filter body is 500 g / m 2 or more and 1300 g / m 2 or less.
  • the eyes of the filter body can be coarsened to some extent. This makes it easier to secure the size of the gas flow passage inside the filter body that constitutes the gas purification filter.
  • the fiber included in the filter body is any one of polyester fiber, polyamide fiber, polyphenylene sulfide fiber, polyacrylic fiber, polypropylene fiber, polyimide fiber, glass fiber, and polyfluoroethylene fiber. Including.
  • the diameter of the largest part in the fiber cross section is 15 ⁇ m or less.
  • a method for manufacturing a gas purification filter according to at least one embodiment of the present invention A method for manufacturing a gas purification filter comprising a filter body made of fiber cloth, and a gas purification catalyst carried on the filter body, A preparatory step of preparing the filter body, The gas purification such that the porosity of the gas purification filter is 6% or more and 20% or less based on the porosity of the prepared filter body, which is the porosity indicating the volume of the voids per unit volume of space.
  • the porosity of the gas purification filter is set to 6% or more and 20% or less to secure the gas flow passage inside the gas purification filter. , It is possible to suppress an excessive rise in the differential pressure. As a result, the exhaust gas can easily flow inside the gas purification filter, and the gas processing amount can be increased. Furthermore, by setting the porosity of the gas purification filter to be 6% or more and 20% or less, it is possible to make it easy for the gas to contact the particles of the gas purification catalyst appropriately when the exhaust gas flows through the gas passage, and to suppress the passage of the exhaust gas. it can. Therefore, the catalytic efficiency can be increased and the catalytic performance can be improved as compared with the conventional case.
  • the supporting step is performed by a spray method.
  • the gas purification catalyst can be loaded on the filter body in an amount such that the porosity of the gas purification filter is 6% or more and 20% or less, regardless of the particle size of the gas purification catalyst.
  • a gas purification system according to at least one embodiment of the present invention, A gas purification system for purifying exhaust gas from a combustion device, The gas purification device according to any one of the above (1) to (6) is provided with the gas purification device.
  • the exhaust gas can be purified by using the gas purification device including the gas purification filter having the catalytic performance improved as compared with the conventional one. Therefore, the purification flow rate of the exhaust gas can be increased, and the exhaust gas can be efficiently purified.
  • the gas purification catalyst includes a denitration catalyst
  • the gas purification system further includes a supply device for supplying a nitrogen oxide reducing agent to the gas flowing upstream of the gas purification filter.
  • a gas purification filter it is possible to provide a gas purification filter, a method for manufacturing the gas purification filter, and a gas purification system having improved catalytic performance as compared with conventional ones.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a bag filter including a gas purification filter according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows typically the cross section of the gas purification filter which concerns on one Embodiment of this invention. It is a figure which shows typically the cross section of the gas purification filter which concerns on one Embodiment of this invention, Comprising: It shows typically the cross section of the gas purification filter containing the gas purification catalyst whose particle size is smaller than the gas purification catalyst shown in FIG. It is a figure. It is a graph which shows the relationship between the porosity and differential pressure of a gas purification filter. It is a graph which shows the relationship between the porosity of a gas purification filter and the reaction rate ratio which shows catalyst performance.
  • 1 is a system diagram of a gas purification system according to an embodiment of the present invention.
  • expressions such as “identical”, “equal”, and “homogeneous” that indicate that they are in the same state are not limited to a state in which they are exactly equal to each other. It also represents the existing state.
  • the representation of a shape such as a quadrangle or a cylinder does not only represent a shape such as a quadrangle or a cylinder in a geometrically strict sense, but also an uneven portion or a chamfer within a range in which the same effect can be obtained.
  • the shape including parts and the like is also shown.
  • the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one element are not exclusive expressions excluding the existence of other elements.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a bag filter 10 including a gas purification filter 20 according to an embodiment of the present invention.
  • the bag filter 10 is provided at one end of the tubular portion 1 and a tubular portion 1 formed by forming a gas purification filter 20 (not shown in FIG. 1 and described later) into a tubular shape. It has a bag shape including the formed lid portion 2.
  • An annular ring (not shown) is attached to one end of the bag filter 10, and the opening 3 is formed by the annular ring.
  • the annular ring is formed by elastically deformable spring steel.
  • the exhaust gas from the combustion device such as the combustion furnace enters the bag filter 10 by passing through the tubular portion 1 and the lid portion 2.
  • the exhaust gas comes into contact with the gas purification catalyst 12 (not shown in FIG. 1, which will be described later) carried by the gas purification filter 20 that constitutes the bag filter 10.
  • the gas purification catalyst 12 carried by the gas purification filter 20 that constitutes the bag filter 10.
  • the exhaust gas that has entered is discharged from the opening 3 to the outside of the bag filter 10 as a purified gas.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross section of the gas purification filter 20 according to the embodiment of the present invention.
  • the structure shown in FIG. 2 is merely an example of the structure of the gas purification filter 20 that constitutes the bag filter 10, and does not impair the gist of the present invention, for example, the gas purification catalyst 12 enters the inside of the filter body 11. It can be arbitrarily modified within the range.
  • the gas purification filter 20 includes a filter body 11 made of a fiber cloth and a gas purification catalyst 12 carried by the filter body 11. Exhaust gas flows from one surface to the other surface through the gas flow path 13 formed inside the filter body 11. The gas flow path 13 is formed between the fibers included in the fiber cloth. When the exhaust gas flows through the gas flow path 13, the exhaust gas comes into contact with the gas purification catalyst 12 carried on the filter body 11 to purify the exhaust gas.
  • the filter body 11 is made of, for example, a flexible material having no rigidity. Specifically, the filter body 11 is manufactured by a needle punch method or the like in addition to a cloth (woven cloth) in which arbitrary fibers are woven by various weaves such as twill weave, satin weave, and plain weave. It is made of non-woven fabric.
  • the fibers contained in the filter body 11 include polyester fibers, polyamide fibers, polyphenylene sulfide fibers, polyacrylic fibers, polypropylene fibers, polyimide fibers, glass fibers, polyfluoroethylene fibers, and the like.
  • these fibers glass fibers and polyfluoroethylene fibers are preferable from the viewpoint of high heat resistance.
  • the diameter of the fiber is preferably 3 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less as the diameter of the longest (largest) portion in the fiber cross section.
  • the basis weight (implantation density) of the fiber cloth constituting the filter body 11 is, for example, 400 g / m 2 or more, preferably 500 g / m 2 or more, and the upper limit thereof is, for example, 1300 / m 2 or less, preferably 1200 g / m 2 It is below.
  • the basis weight is 400 g / m 2 or more, soot and dust can be sufficiently captured.
  • the basis weight is 500 g / m 2 or more, the mesh of the filter body 11 can be coarsened to some extent. This makes it easier to secure the size of the gas flow passage inside the filter body 11 that constitutes the gas purification filter 20.
  • the basis weight when the basis weight is 1300 g / m 2 or less, clogging can be suppressed. Further, when the basis weight is 1200 g / m 2 or less, the mesh of the filter body 11 can be coarsened to some extent. This makes it easier to secure the size of the gas flow passage inside the filter body 11 that constitutes the gas purification filter 20.
  • the void ratio of the filter body 11 is 55% or more and 82% or less, and the average particle diameter D 50 of the gas purification catalyst 12 is It is preferably 1 ⁇ m or more and 250 ⁇ m or less. By doing so, the porosity of the gas purification filter 20 can be set to 6% or more and 20% or less. Further, it is more preferable that the porosity of the filter body 11 is 55% or more and 69% or less, and the average particle diameter D 50 of the gas purification catalyst 12 is 5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less. By doing so, the porosity of the gas purification filter 20 can be set to 7% or more and 17% or less, which can particularly improve the catalyst performance.
  • the porosity ⁇ of the filter body 11 can be calculated by the following equation (1).
  • ⁇ 100-100 ⁇ ⁇ / ( ⁇ t ⁇ ⁇ fib ) (1)
  • ⁇ is the basis weight (g / m 2 ) of the filter body 11
  • ⁇ t is the thickness (m) of the filter body 11
  • ⁇ fib is the density (g / m 3 ) of the fibers contained in the filter body 11. is there.
  • the average particle size D 50 of the gas purification catalyst 12 refers to the average particle size measured by a laser diffraction particle size distribution measuring device.
  • the thickness of the filter body 11 is, for example, 0.5 mm or more and 15 mm or less.
  • the thickness of the filter body 11 may be about 30% of its average value.
  • the gas purification catalyst 12 carried by the filter body 11 is for decomposing and removing toxic components in the exhaust gas by contacting the exhaust gas flowing through the gas flow passage inside the filter body 11.
  • the toxic components mentioned here are, for example, nitrogen oxides (nitric oxide and nitrogen dioxide), carbon monoxide, dioxins, volatile organic compounds and the like. Therefore, the specific component of the gas purification catalyst 12 may be determined according to the type of the removed toxic component.
  • the gas purification catalyst 12 can include a denitration catalyst having a denitration function.
  • the denitration catalyst include titanium-vanadium catalysts containing titanium oxide, vanadium pentoxide, molybdenum oxide, tungsten oxide and the like.
  • the gas purification catalyst 12 can be configured to include an oxidation catalyst having an oxidizing function.
  • a catalyst having a plurality of functions with one component for example, a catalyst including both denitration and oxidation may be used.
  • the oxidation catalyst examples include a catalyst in which an active metal such as platinum, palladium, rhodium, and gold is supported on at least one inorganic oxide selected from the group consisting of silica, titania, zeolite, and alumina.
  • the average particle diameter D 50 of the gas purification catalyst 12 is, for example, 1 ⁇ m or more and 250 ⁇ m or less as described above. However, as will be described later in detail, based on the porosity of the filter body 11 on which the gas purification catalyst 12 is carried, the average particle diameter D 50 of the gas purification catalyst 12 is determined by the porosity of the gas purification filter 20 including the gas purification catalyst 12. Is preferably set to 6% or more and 20% or less so that the average particle diameter D 50 is set. Specifically, for example, when the porosity of the filter body 11 is 55% or more and 82% or less, it is preferable to set the average particle diameter D 50 of the gas purification catalyst to 1 ⁇ m or more and 250 ⁇ or less. Further, for example, when the porosity of the filter body 11 is 55% or more and 69% or less, it is more preferable to set the average particle diameter D 50 of the gas purification catalyst to 5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the gas purification filter 20 has a porosity (representing the volume of voids in a space per unit volume) of 6% or more, preferably 7% or more, and its upper limit is 20% or less. , Preferably 17% or less.
  • a porosity representing the volume of voids in a space per unit volume
  • the gas purification filter 20 has a porosity (representing the volume of voids in a space per unit volume) of 6% or more, preferably 7% or more, and its upper limit is 20% or less. , Preferably 17% or less.
  • the gas can easily contact the particles of the gas purification catalyst 12 appropriately when the gas flows through the gas flow path 13, and It is possible to suppress passing through. Therefore, the catalytic efficiency can be increased and the catalytic performance can be improved as compared with the conventional case.
  • the porosity of the gas purification filter 20 by setting the porosity of the gas purification filter 20 to 7% or more and 17% or less, the gas passage 13 inside the gas purification filter 20 can be sufficiently secured, and an excessive increase in the differential pressure can be sufficiently suppressed. Thereby, the catalyst performance can be particularly improved.
  • the porosity of the gas purification filter 20 can be determined based on, for example, the differential pressure ⁇ P when the exhaust gas of the gas purification filter 20 is flowed, and the average gas flow velocity u m (equal to the average superficial velocity u m ). Specifically, the porosity can be determined as follows.
  • exhaust gas was flowed at an average superficial velocity u m to the first gas purification filter and the second gas purification filter (two kinds of gas purification filters 20) carrying the gas purification catalysts 12 having different average particle diameters.
  • the inlet side and the outlet side of the first gas purification filter and the second gas purification filter when the exhaust gas is flowed at the average superficial velocity u m respectively.
  • the differential pressures are ⁇ P 1 and ⁇ P 2 .
  • a porosity of the filter body 11 are the same, if the average particle diameter D 50 of the gas purification catalyst 12 is different, the porosity of the gas purification filter 20 that is an average particle diameter D 50 with different gas purifying catalyst 12, respectively Let ⁇ 1 and ⁇ 2 . Then, the following equation (3) is established between the actual flow velocities u o1 and u o2 in the filter cloth and the porosities ⁇ 1 and ⁇ 2 .
  • u o2 / u o1 ⁇ u m / ⁇ 2 ⁇ / ⁇ u m / ⁇ 1 ⁇ ... Equation (3)
  • the average particle size D 50 of the gas purification catalyst 12 carried by the filter body 11 is infinitely small, that is, the gas purification catalyst 12 is not carried by the filter body 11.
  • the porosity of the gas purification filter 20 including the gas purification catalyst 12 having an infinitely small average particle diameter D 50 matches the porosity of the filter body 11 that does not carry the gas purification catalyst 12. Therefore, assuming the porosity ⁇ 1 of the gas purification filter 20 at this time, the proportional constant A can be calculated from the differential pressure ⁇ P 1 , the known porosity ⁇ 1, and the average gas flow velocity u m (average superficial velocity u m ). ..
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross section of a gas purification filter 20 according to an embodiment of the present invention, and a gas containing a gas purification catalyst 12 having a smaller particle size than the gas purification catalyst 12 shown in FIG. It is a figure which shows the cross section of the purification filter 20 typically.
  • the structure shown in FIG. 3 is merely an example of the structure of the gas purification filter 20 that constitutes the bag filter, and is arbitrary within a range that does not impair the gist of the present invention, for example, the gas purification catalyst 12 enters the inside of the filter body 11. It can be transformed into
  • the gas purification catalyst 12 is less likely to enter the inside of the gas flow path 13. As a result, the gas purification catalyst 12 is carried near the surface of the filter body 11. Then, since the invasion of the gas purifying catalyst 12 into the gas flow passage 13 is suppressed, the blockage of the gas flow passage 13 is also suppressed, and the exhaust gas flows through the gas flow passage 13 as indicated by a dashed arrow in FIG. It will be easier. As a result, an increase in the differential pressure of the gas purification filter 20 is suppressed.
  • the gaps formed between the particles of the gas purification catalyst 12 are small, it becomes difficult for the exhaust gas to flow into the gas flow passage 13 formed inside the filter body 11. Furthermore, when the gas purifying catalyst 12 is loaded on the filter body 11, the gas purifying catalyst 12 easily enters the inside of the gas flow passage 13, and as shown by a portion A surrounded by a broken line in FIG. 13 is easily blocked. Therefore, the differential pressure easily rises.
  • the gas purification catalyst 12 is carried on the wall surface of the gas flow passage 13 (that is, the outer surface of the fiber), but since the gas flow passage 13 is sufficiently secured, it is formed between the particles of the gas purification catalyst 12. The gap is large. As a result, the geometrical contact area between the exhaust gas and the gas purification catalyst 12 is increased, and the exhaust gas purification treatment performance of the catalyst is improved. That is, the catalyst performance is improved.
  • the catalyst performance is improved by using the average particle diameter of the gas purification catalyst 12 as an index, the expected catalyst performance cannot be obtained depending on the size of the gas flow passage 13. Therefore, in one embodiment of the present invention, by ensuring the gas flow path 13 having a sufficient size, it is possible to suppress the increase in the differential pressure and achieve a large contact area between the exhaust gas and the gas purification catalyst 12. Specifically, by controlling the porosity of the gas purification filter 20 to be 6% or more and 20% or less, it is possible to suppress an increase in the differential pressure and achieve a large contact area between the exhaust gas and the gas purification catalyst 12. ..
  • the porosity of the gas purification filter 20 attention is paid to the porosity of the gas purification filter 20, and by setting the porosity of the gas purification filter 20 to 6% or more and 20% or less, the gas flow path 13 inside the gas purification filter 20. Therefore, it is possible to suppress the excessive rise of the differential pressure. As a result, the exhaust gas can easily flow inside the gas purification filter 20, and the gas processing amount can be increased. Furthermore, by setting the porosity of the gas purification filter 20 to 6% or more and 20% or less, the exhaust gas can easily contact the particles of the gas purification catalyst 12 appropriately when the exhaust gas flows through the gas flow path 13, It is possible to suppress passing through. Therefore, the catalytic efficiency can be increased and the catalytic performance can be improved as compared with the conventional case.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the porosity of the gas purification filter 20 and the differential pressure.
  • the graph indicated by the broken line shows, as an example, the relationship between the porosity and the differential pressure in the gas purification filter 20 in which the particles of the titanium-vanadium denitration catalyst are carried on the filter body 11 having the porosity of 62%. is there.
  • the smaller the porosity of the gas purification filter 20 the larger the differential pressure ⁇ P.
  • the differential pressure ⁇ P becomes infinite and exhaust gas does not flow.
  • the larger the porosity the smaller the differential pressure ⁇ P. Therefore, from the viewpoint of simply reducing the differential pressure ⁇ P, it is preferable that the gas purification filter 20 has a large porosity.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the porosity of the gas purification filter 20 and the reaction rate ratio indicating the catalyst performance.
  • the graph indicated by the broken line is for the same gas purification filter 20 as the graph shown in FIG.
  • the vertical axis represents, as an example, the reaction rate ratio (denitration reaction rate ratio) of the titanium-vanadium-based denitration catalyst, and the higher the reaction rate ratio, the higher the catalyst performance.
  • the reaction rate ratio a relative value is shown when the reaction rate constant of the conventional gas purification filter (the bag filter described in Patent Document 1) is set to 1.0.
  • the reaction rate ratio could be 1.5 or more by setting the porosity of the gas purification filter 20 to 6% or more and 20% or less, as shown in FIG. Therefore, if the porosity is 6% or more and 20% or less, it is possible to obtain the gas purification filter 20 having a reaction rate constant that is 1.5 times or more larger than the reaction rate constant in the conventional gas purification filter. Therefore, the gas purification filter 20 with improved catalyst performance can be obtained.
  • the reaction rate ratio can be doubled (about 1.8 to 2.2 times). If the reaction rate is doubled, the amount of catalyst can be halved, and the differential pressure can be reduced accordingly. Further, if the reaction rate is doubled, a series of exhaust gas treatments such as desulfurization, denitration, dust removal, and desalination can be simultaneously performed with the same device size as the conventional one (only by replacing the bag filter). Therefore, if the porosity is 7% or more and 17% or less, it is possible to obtain the gas purification filter 20 having a reaction rate constant that is about twice as large as the reaction rate constant in the conventional gas purification filter. Therefore, it is possible to obtain the gas purification filter 20 having particularly improved catalyst performance.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the porosity of the gas purification filter 20 and the average particle size of the gas purification catalyst 12.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the porosity of the gas purification filter and the average particle size of the gas purification catalyst, and the maximum value on the horizontal axis is different from that in FIG. Specifically, the maximum value on the horizontal axis is 30% in FIG. 6, but is 60% in FIG. 7.
  • the broken line graphs shown in FIGS. 6 and 7 show the porosity of the gas purification filter 20 and the average particle diameter of the catalyst particles in the gas purification filter 20 in which the gas purification catalyst 12 is carried on the filter body 11 having the porosity of 55%. It is a graph which shows the relationship of.
  • the graphs of the alternate long and short dash lines shown in FIGS. 6 and 7 show that in the gas purifying filter 20 in which the gas purifying catalyst 12 is carried on the filter body 11 having the porosity of 62%, the porosity of the gas purifying filter 20 and the average of the catalyst particles. It is a graph which shows the relationship with a particle size.
  • the solid line graphs shown in FIGS. 6 and 7 show that in the gas purifying filter 20 in which the gas purifying catalyst 12 is carried on the filter body 11 having the porosity of 69%, the porosity of the gas purifying filter 20 and the average particle size of the catalyst particles. It is a graph which shows the relationship with a diameter.
  • the two-dot chain line graphs shown in FIGS. 6 and 7 show that in the gas purification filter 20 in which the gas purification catalyst 12 is carried on the filter body 11 having a void ratio of 75%, the void ratio of the gas purification filter 20 and the catalyst particles It is a graph which shows the relationship with an average particle diameter. Then, the dotted line graphs shown in FIGS.
  • the porosity (horizontal axis) of the gas purification filter 20 is set to 6% or more and 20% or less (preferably 7% or more and 17% or less). Therefore, for example, when the gas purifying catalyst 12 is carried on the filter body 11 having a porosity of 55% (broken line graph), the gas purifying catalyst 20 has a porosity of 6% or more and 20% or less.
  • the average particle size of 12 may be 10 ⁇ m or more and 250 ⁇ m or less (see FIG. 7 for the upper limit).
  • the gas purification catalyst 12 when the gas purification catalyst 12 is carried on the filter body 11 having a porosity of 62% (dotted line graph), in order to make the porosity of the gas purification filter 20 6% or more and 20% or less, the gas purification is performed.
  • the average particle size of the catalyst 12 may be 2 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less (the lower limit value is not shown, and the upper limit value is shown in FIG. 6).
  • the gas purification catalyst 12 is carried on the filter body 11 having a porosity of 69% (solid line graph), in order to make the porosity of the gas purification filter 20 6% or more and 20% or less, the gas purification catalyst
  • the average particle size of No. 12 may be set to 1.5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less (the lower limit value is not shown; the upper limit value is shown in FIGS. 6 and 7).
  • the average particle size of the purification catalyst 12 may be set to 1.3 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less (the lower limit value is not shown, and the upper limit value is shown in FIGS. 6 and 7).
  • the gas purification catalyst 12 when the gas purification catalyst 12 is carried on the filter body 11 having a porosity of 82% (dotted line graph), in order to make the porosity of the gas purification filter 20 6% or more and 20% or less, the gas purification catalyst 12
  • the average particle size of 12 may be 1.1 ⁇ m or more and 17 ⁇ m or less (the upper limit value and the lower limit value are not shown). From FIGS. 5 and 6, it can be seen that the average particle size of the gas purification catalyst 12 should be 1.1 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less in order to obtain a reaction rate ratio higher than that of the conventional gas purification filter.
  • the porosity of the filter body calculated based on the above formula (1) is 58%. (Assuming that glass fiber (density 2.5 ⁇ 10 6 (g / m 3 )) was used).
  • the average particle size of the gas purification catalyst carried on the filter body is 0.1 ⁇ m. Therefore, in the gas purification filter described in Patent Document 1, the porosity of the gas purification filter including the filter body and the gas purification catalyst is considered to be less than 6% according to FIGS. 6 and 7 described above.
  • the porosity of the filter body calculated based on the above formula (1) is 79%.
  • the average particle size of the gas purification catalyst carried on the filter body is 1 ⁇ m. Therefore, in the gas purification filter described in Patent Document 1, the porosity of the gas purification filter including the filter body and the gas purification catalyst is considered to be less than 6% according to FIGS. 6 and 7 described above.
  • FIG. 8 is a graph showing the change over time in the reaction rate ratio in Examples and Comparative Examples.
  • the solid line graph shows the example
  • the broken line graph shows the comparative example.
  • the vertical axis represents a relative value with 1 as the reaction rate constant at 0 minutes (initial reaction rate constant) in the comparative example.
  • the graph shown in FIG. 8 relates to the denitration reaction as an example.
  • FIG. 8 is a graph obtained by an experiment by the present inventors, but the plot (the reaction rate constant was calculated every 10 minutes) is omitted for simplification of the illustration, and plots not shown Curves (solid line and broken line) obtained by smoothly connecting are shown in FIG.
  • glass fiber was used as the fiber forming the filter body 11.
  • the basis weight of the filter body 11 was 880 g / m 2 . Therefore, according to the above (1), the porosity of the filter body 11 is 62%.
  • a titanium-vanadium-based denitration catalyst was used as the gas purification catalyst 12. The amount of the gas purification catalyst 12 carried on the filter body 11 was set to 250 g / m 2 .
  • the average particle diameter D 50 of the gas purification catalyst 12 to be carried was 10 ⁇ m in the example and 0.8 ⁇ m in the comparative example.
  • the average particle size of the comparative example is about the same as the average particle size of the gas purification catalyst described in Patent Document 2 above.
  • the temperature was 200 ° C. and the average superficial velocity u m (equal to the average gas flow velocity u m ) was 0.8 m / min in both the examples and the comparative examples.
  • the composition of the exhaust gas is 150 ppm vol. Carbon dioxide 10% vol. , Oxygen 10% vol. , Water 20% vol. , Ammonia 105 ppm vol. , Sulfur dioxide 2000 ppm vol. , Nitrogen 80% vol.
  • u m average superficial velocity
  • the reaction rate ratio of the example was twice the reaction rate ratio of the comparative example in the initial state (time 0 minutes). Then, the reaction rate ratio of the example decreased with the same tendency as the reaction rate ratio of the comparative example, even though time passed while flowing the exhaust gas. The reaction rate ratio of the example did not fall below the reaction rate ratio of the comparative example in the initial state (time 0 minutes) even after 800 minutes. Therefore, as shown by the solid line graph in FIG. 8, it was found that the example according to the embodiment of the present invention can enhance the catalyst performance particularly in the initial state. Then, it was found that high catalyst performance (a reaction rate constant larger than that of the comparative example) was maintained for a long time, and the durability of the gas purification filter 20 could be improved.
  • the amount of the gas purification catalyst 12 carried on the filter body 11 can be reduced as compared with the conventional one.
  • the differential pressure for example, the backwash frequency and blower power can be reduced, and the efficiency of the gas purification system 100 (described later) including the gas purification filter 20 can be improved.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a method for manufacturing the gas purification filter 20 according to an embodiment of the present invention (hereinafter, simply referred to as “manufacturing method of the present embodiment”).
  • the manufacturing method of the present embodiment is a method for manufacturing the gas purification filter 20 described above, and includes a filter body 11 made of fiber cloth and a gas purification catalyst 12 carried by the filter body 11. 20 of the manufacturing method.
  • the manufacturing method of this embodiment includes a preparation step S1, an average particle size determination step S2, and a carrying step S3.
  • the preparation step S1 is to prepare the filter body 11.
  • the prepared filter main body 11 may have known physical properties, or the physical properties may be grasped by determining the physical properties of the prepared filter main body 11.
  • the physical property here is, for example, the porosity.
  • the porosity as described above, represents the volume of voids in a space per unit volume.
  • the porosity of the filter body 11 can be determined based on the above formula (1), for example.
  • the average particle size determination step S2 is a gas purification catalyst such that the porosity of the gas purification filter 20 becomes 6% or more and 20% or less (preferably 7% or more and 17% or less) based on the porosity of the prepared filter body 11.
  • the average particle diameter D 50 of 12 is determined. Specifically, as described with reference to FIG. 6 and FIG. 7 above, the gas purification catalyst 12 corresponding to the porosity of 6% or more and 20% or less of the gas purification filter 20 depends on the porosity of the filter body 11. The average particle diameter D 50 is different.
  • the average particle size determination step S2 a gas that can make the porosity of the gas purification filter 20 6% or more and 20% or less based on the porosity of the prepared filter body 11 and the relationship of, for example, FIG. 6 and FIG.
  • the average particle size D 50 of the purification catalyst 12 is determined.
  • the determined average particle size D 50 is the average particle size measured based on the laser diffraction type particle size distribution measuring device as described above.
  • the average particle size D 50 may be determined based on the predicted graph.
  • the gas purification catalyst 12 having the determined average particle diameter D 50 is loaded on the filter body 11. Specifically, the gas purification catalyst 12 having the determined average particle diameter D 50 is prepared, and the prepared gas purification catalyst 12 is carried on the filter body 11.
  • the supporting method is not particularly limited, but a spray method of spraying a catalyst slurry containing particles of the gas purification catalyst 12 onto the filter body 11 is preferable. That is, the carrying step S3 is preferably performed by a spray method.
  • the gas purification catalyst 12 can be supported on the filter body 11 in an amount such that the porosity of the gas purification filter 20 is 6% or more and 20% or less, regardless of the particle size of the gas purification catalyst 12.
  • the gas purification catalyst 12 When the gas purification catalyst 12 is sprayed onto the filter body 11 by the spray method, it is preferable that the gas purification catalyst 12 is sprayed in the same direction as the exhaust gas flows in the gas purification filter 20. Further, the gas purifying catalyst 12 may be blown onto the filter body 11 formed in advance into a bag shape, for example, or after being blown onto the sheet-like filter body 11, the gas purifying catalyst 12 is blown onto the filter.
  • the main body 11 may be shaped like a bag.
  • the gas flow path 13 inside the gas purification filter 20 is secured by focusing on the porosity of the gas purification filter 20 and setting the porosity of the gas purification filter 20 to 6% or more and 20% or less.
  • the exhaust gas can easily flow inside the gas purification filter 20, and the gas processing amount can be increased.
  • the porosity of the gas purification filter 20 can easily contact the particles of the gas purification catalyst 12 appropriately when the exhaust gas flows through the gas flow path 13, It is possible to suppress passing through. Therefore, the catalytic efficiency can be increased and the catalytic performance can be improved as compared with the conventional case.
  • FIG. 10 is a system diagram of a gas purification system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the gas purification system 100 is for purifying exhaust gas from a combustion device (for example, a boiler 101).
  • the gas purification system 100 includes a gas purification device 105 in which the above-mentioned gas purification filter 20 (not shown in FIG. 10) is arranged.
  • the gas purification filter 20 arranged in the gas purification device 105 includes a gas purification catalyst 12 having a denitration function. That is, the gas purification catalyst 12 includes a denitration catalyst.
  • the gas purification system 100 further includes a supply device 106 for supplying a nitrogen oxide reducing agent to the gas flowing on the upstream side of the gas purification filter 20.
  • the reducing agent includes, for example, ammonia water, ammonia gas, urea water, hydrocarbons, carbon monoxide, and the like.
  • the reducing agent is supplied at a position between the temperature reducing tower 104 and the gas purification system 100 in the illustrated example, it may be at any position as long as it can be supplied to the upstream side of the gas purification filter 20.
  • in-furnace denitration in the combustion furnace may be performed by supplying a reducing agent into the combustion furnace (not shown) provided in the boiler 101. This makes it possible to denitrate the exhaust gas using the supplied reducing agent.
  • the supply amount of the reducing agent can be changed according to the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas caused by the change in operating conditions.
  • the boiler 101 steam is generated by heat exchange between the heat of the combustion gas generated by the combustion in the combustion furnace and the water (liquid).
  • the heat exchange is performed in a heat exchange device (not shown) provided in the boiler 101.
  • the generated steam is used for rotating a steam turbine (not shown), for example.
  • the combustion gas generated in the combustion furnace is supplied to the air heater 102 and the heat exchanger 103 as exhaust gas.
  • the air heater 102 and the heat exchanger 103 the air is heated by the heat of the exhaust gas, and the heated air is used to heat the combustion air and the supply water to the boiler 101.
  • the exhaust gas is supplied to the temperature reducing tower 104. In the temperature reduction tower 104, when the temperature of the exhaust gas from the boiler 101 is, for example, about 220 ° C., the temperature of the exhaust gas is reduced to about 170 ° C. in the temperature reduction tower 104.
  • a reducing agent is supplied to the cooled exhaust gas by the supply device 106.
  • the gas containing the reducing agent passes through the gas purification filter 20 of the gas purification device 105.
  • the denitration catalyst (gas purification catalyst 12) carried by the gas purification filter 20 can denitrate the exhaust gas using the reducing agent.
  • the denitration here means converting nitric oxide and nitrogen dioxide into nitrogen using a reducing agent.
  • the deoxidizing agent consumes the reducing agent and suppresses the reducing agent from leaking to the downstream side of the gas purification filter 20.
  • the gas purification catalyst 12 may include an oxidation catalyst in addition to the above denitration catalyst.
  • the reducing agent can be oxidatively decomposed even if the exhaust gas does not contain nitrogen oxides. Oxidation here means converting hydrocarbon, carbon monoxide, and ammonia (when contained as a reducing agent) into water vapor, carbon dioxide, and nitrogen oxide, respectively, using oxygen. Oxidative decomposition of the reducing agent can prevent the reducing agent from leaking to the downstream side of the gas purification filter 20. If the gas purification catalyst 12 does not include a denitration catalyst, the reducing agent may not be used.
  • the reducing agent leakage suppression effect is more advantageous when in-furnace denitration is performed by supplying the reducing agent into the combustion furnace.
  • the reducing agent supply amount is changed due to the change in the operating conditions as described above, the reducing agent is likely to leak to the downstream side of the gas purification filter 20 when the reducing agent supply amount increases. Since the reducing agent can be oxidatively decomposed in the gas purification filter 20, it is possible to prevent the reducing agent from leaking to the downstream side of the gas purification filter 20 due to the oxidative decomposition of the reducing agent even if the supply amount of the reducing agent is increased.
  • the exhaust gas can be purified by using the gas purification device 105 including the gas purification filter 20 whose catalytic performance is improved as compared with the conventional one. Therefore, the purification flow rate of the exhaust gas can be increased, and the exhaust gas can be efficiently purified.
  • the temperature of the exhaust gas supplied to the gas purification system 100 is, for example, about 170 ° C. due to the temperature reduction in the temperature reduction tower 104.
  • denitration is performed at a high temperature (for example, 200 ° C. or higher), but since the catalytic efficiency of the gas purification filter 20 in the gas purification system 100 is high, it is possible to denitrate exhaust gas even at a relatively low temperature such as about 170 ° C. It can be done enough.
  • the gas purification catalyst 12 of the gas purification system 100 as a catalyst having both functions of denitration and oxidation, in the gas purification system 100, denitration, desulfurization, dioxin removal, dust removal, and desalination treatments can be performed. It can be carried out. Thereby, each process can be simultaneously performed in the gas purification system 100, and the gas purification system 100 can be downsized.
  • the exhaust gas from the boiler 101 is supplied to the gas purification system 100 without being reheated (heated) by, for example, a reheater or the like.
  • the gas purification system 100 is provided with a reaction dust collector (not shown), and the denitration reaction tower (not shown) is installed after the reaction dust collector.
  • the reaction dust collector desulfurization and desalination treatments are carried out in addition to dioxin removal. Therefore, conventionally, the exhaust gas has been cooled to a gas temperature of, for example, 200 ° C. or lower, specifically, to about 150 ° C. to 180 ° C. in a temperature reducing tower (not shown).
  • the denitration reaction is performed, for example, at 200 ° C. or higher. Therefore, conventionally, a reheater was installed between the reaction dust collector and the denitration reaction tower, and the gas once cooled was reheated to a temperature suitable for the denitration reaction.
  • a reheater was installed between the reaction dust collector and the denitration reaction tower, and the gas once cooled was reheated to a temperature suitable for the denitration reaction.
  • reheating of exhaust gas is unnecessary, electric power, steam, etc. for reheating are unnecessary. As a result, energy efficiency can be improved.
  • steam for reheat can be supplied to, for example, a steam turbine (not shown). As a result, power generation efficiency can be improved.

Abstract

繊維布により構成されるフィルタ本体１１と、フィルタ本体１１に担持されたガス浄化触媒１２とを含むガス浄化フィルタ２０であって、単位体積あたりの空間に占める空隙の体積を表す空隙率が６％以上２０％以下であるガス浄化フィルタ２０にする。ガス浄化フィルタ２０は、準備ステップ、平均粒径決定ステップ及び担持ステップを経ることで製造することができる。

Description

ガス浄化フィルタ、ガス浄化フィルタの製造方法、及び、ガス浄化システム
　本開示は、ガス浄化フィルタ、ガス浄化フィルタの製造方法、及び、ガス浄化システムに関する。
　石炭焚ボイラ、油焚ボイラ、一般廃棄物焼却プラント、産業廃棄物焼却プラント等の燃焼システムでは、燃焼炉等の燃焼装置での排ガスを処理するための排ガス処理装置が備えられる。排ガス処理装置は、例えば、脱硫装置、脱硝装置、除塵装置等を備え、具体的には例えば、ガス浄化フィルタを袋状に形成したバグフィルタが備えられる。
　ガス浄化フィルタのうち、排ガスの除塵処理に加え、排ガス中の有毒成分（窒素酸化物、一酸化炭素、ダイオキシン等）の分解処理を可能な触媒付き濾布がある。触媒付き濾布では、ハニカム等の構造物とは異なり、濾布は繊維を束ねた繊維状もしくはフェルト状フィルタとして構成される。また、濾布には、例えば脱硝触媒、酸化触媒、ダイオキシン分解触媒等の触媒の粒子（触媒粒子）が担持される。
　燃焼排ガスと触媒粒子との接触面積を増加させることで触媒性能の向上を図るため、触媒粒子の微粒子化が試みられている。例えば特許文献１には、平均粒径が０．１μｍの触媒を用いたバグフィルタ（ガス浄化フィルタ）が記載されている（例えば段落００２３参照）。また、特許文献２には、平均粒径が１μｍの触媒を用いたバグフィルタ（ガス浄化フィルタ）が記載されている（例えば表１参照）。
特開２０１４－８４６０号公報 特開２０１４－１６６６１４号公報
　ところで、本発明者らが検討したところ、単に触媒の微粒子化を行っても、触媒性能は十分に向上しないことがわかった。これは、濾布（後記するフィルタ本体に相当）への触媒粒子の担持の際、触媒の微粒子化によりガス浄化フィルタ内部に触媒粒子が入り込み、ガス浄化フィルタ内部のガス流路を閉塞してしまう結果、差圧が過度に上昇するためと考えられる。この結果、ガス浄化フィルタ内部をガスが流れにくくなり、ガス処理量が低下する結果、触媒性能が所望通りに向上しない。
　一方で、もし、単に触媒の大粒子化を行えば、触媒粒子間の隙間が大きくなるため、差圧は低下する。しかし、触媒の大粒子化により排ガスがガス浄化フィルタを素通りし、触媒への接触が十分に行われない可能性がある。これにより、触媒性能が所望通りに向上しない。従って、触媒の粒径によらず触媒性能を向上可能なガス浄化技術が求められている。
　本発明の少なくとも一実施形態は、触媒性能が従来よりも向上したガス浄化フィルタ、ガス浄化フィルタの製造方法、及び、ガス浄化システムを提供することを目的とする。
　（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るガス浄化フィルタは、
　繊維布により構成されるフィルタ本体と、前記フィルタ本体に担持されたガス浄化触媒とを含むガス浄化フィルタであって、
　単位体積あたりの空間に占める空隙の体積を表す空隙率が６％以上２０％以下である。
　上記（１）の構成によれば、ガス浄化フィルタの空隙率に着目し、ガス浄化フィルタの空隙率を６％以上２０％以下にすることで、ガス浄化フィルタ内部におけるガス流路を確保して、差圧の過度の上昇を抑制できる。これにより、ガス浄化フィルタ内部を排ガスが流れ易くでき、ガス処理量を増大できる。さらには、ガス浄化フィルタの空隙率を６％以上２０％以下にすることで、ガス流路を排ガスが流れるときに排ガスをガス浄化触媒の粒子に適度に接触し易くでき、排ガスの素通りを抑制できる。従って、触媒効率を高め、触媒性能を従来よりも向上できる。
　（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
　前記空隙率が７％以上１７％以下である。
　上記（２）の構成によれば、触媒性能を特に向上できる。
　（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
　前記フィルタ本体の前記空隙率は５５％以上８２％以下であり、
　前記ガス浄化触媒の平均粒径Ｄ５０が１μｍ以上２５０μｍ以下である。
　上記（３）の構成によれば、ガス浄化フィルタの空隙率を６％以上２０％以下にできる。
　（３´）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
　前記フィルタ本体の前記空隙率は５５％以上６９％以下であり、
　前記ガス浄化触媒の平均粒径Ｄ５０が５μｍ以上５０μｍ以下である。
　上記（３´）の構成によれば、ガス浄化フィルタの空隙率を、触媒性能を特に向上可能な７％以上１７％以下にできる。
　（４）幾つかの実施形態では、上記（１）～（３）の何れか１の構成において、
　前記フィルタ本体の目付が５００ｇ／ｍ２以上１３００ｇ／ｍ２以下である。
　上記（４）の構成によれば、フィルタ本体の目をある程度粗くできる。これにより、ガス浄化フィルタを構成するフィルタ本体内部のガス流路の大きさを確保し易くできる。
　（５）幾つかの実施形態では、上記（１）～（４）の何れか１の構成において、
　前記フィルタ本体に含まれる繊維は、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、ポリアクリル系繊維、ポリプロピレン系繊維、ポリイミド系繊維、ガラス繊維、及びポリフルオロエチレン系繊維の何れか１種を含む。
　上記（５）の構成によれば、触媒性能が従来よりも向上したガス浄化フィルタを好適に構成することができる。
　（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の構成において、
　前記繊維の直径は、繊維断面における最も大きい部分の直径が１５μｍ以下である。
　上記（６）の構成によれば、触媒性能が従来よりも向上したガス浄化フィルタを特に好適に構成することができる。
　（７）本発明の少なくとも一実施形態に係るガス浄化フィルタの製造方法は、
　繊維布により構成されるフィルタ本体と、前記フィルタ本体に担持されたガス浄化触媒とを備えるガス浄化フィルタの製造方法であって、
　前記フィルタ本体を準備する準備ステップと、
　単位体積あたりの空間に占める空隙の体積を表す空隙率であって準備した前記フィルタ本体の前記空隙率に基づき、前記ガス浄化フィルタの空隙率が６％以上２０％以下になるような前記ガス浄化触媒の平均粒径Ｄ５０を決定する平均粒径決定ステップと、
　決定した前記平均粒径Ｄ５０を有する前記ガス浄化触媒を前記フィルタ本体に担持させる担持ステップと、を含む。
　上記（７）の方法によれば、ガス浄化フィルタの空隙率に着目し、ガス浄化フィルタの空隙率を６％以上２０％以下にすることで、ガス浄化フィルタ内部におけるガス流路を確保して、差圧の過度の上昇を抑制できる。これにより、ガス浄化フィルタ内部を排ガスが流れ易くでき、ガス処理量を増大できる。さらには、ガス浄化フィルタの空隙率を６％以上２０％以下にすることで、ガス流路を排ガスが流れるときにガスをガス浄化触媒の粒子に適度に接触し易くでき、排ガスの素通りを抑制できる。従って、触媒効率を高め、触媒性能を従来よりも向上できる。
　（８）幾つかの実施形態では、上記（７）の方法において、
　前記担持ステップは、スプレー法によって行われる。
　上記（８）の方法によれば、ガス浄化触媒の粒径によらず、ガス浄化触媒を、ガス浄化フィルタの空隙率が６％以上２０％以下となるような量でフィルタ本体に担持できる。
　（９）本発明の少なくとも一実施形態に係るガス浄化システムは、
　燃焼装置からの排ガスを浄化するためのガス浄化システムであって、
　上記（１）～（６）の何れか１に記載のガス浄化フィルタが内部に配置されたガス浄化装置を備える。
　上記（９）の構成によれば、触媒性能が従来よりも向上したガス浄化フィルタを備えるガス浄化装置を用いて、排ガスを浄化できる。このため、排ガスの浄化流量を増大でき、排ガスの効率的な浄化を行うことができる。
　（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）の構成において、
　前記ガス浄化触媒は脱硝触媒を含み、
　前記ガス浄化システムは、前記ガス浄化フィルタの上流側を流れるガスに窒素酸化物の還元剤を供給するための供給装置をさらに備える。
　上記（１０）の構成によれば、ガス浄化フィルタに担持された脱硝触媒において、還元剤を用いた排ガスの脱硝を行うことができる。
　本発明の少なくとも一実施形態によれば、触媒性能が従来よりも向上したガス浄化フィルタ、ガス浄化フィルタの製造方法、及び、ガス浄化システムを提供できる。
本発明の一実施形態に係るガス浄化フィルタを含んで構成されるバグフィルタの全体構成図である。 本発明の一実施形態に係るガス浄化フィルタの断面を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係るガス浄化フィルタの断面を模式的に示す図であり、図２に示すガス浄化触媒よりも小さな粒径のガス浄化触媒を含むガス浄化フィルタの断面を模式的に示す図である。 ガス浄化フィルタの空隙率と差圧との関係を示すグラフである。 ガス浄化フィルタの空隙率と、触媒性能を示す反応速度比との関係を示すグラフである。 ガス浄化フィルタの空隙率と、ガス浄化触媒の平均粒径との関係を示すグラフである。 ガス浄化フィルタの空隙率と、ガス浄化触媒の平均粒径との関係を示すグラフであり、横軸の最大値が図６とは異なるグラフである。 実施例及び比較例において反応速度比の経時変化を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るガス浄化フィルタの製造方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るガス浄化システムの系統図である。
　以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、以下に実施形態として記載されている内容又は図面に記載されている内容は、あくまでも例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、任意に変更して実施することができる。また、各実施形態は、２つ以上を任意に組み合わせて実施することができる。さらに、各実施形態において、共通する部材については同じ符号を付すものとし、説明の簡略化のために重複する説明は省略する。
　また、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
　例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
　例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
　一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
　図１は、本発明の一実施形態に係るガス浄化フィルタ２０を含んで構成されるバグフィルタ１０の全体構成図である。バグフィルタ１０は、ガス浄化フィルタ２０（図１では図示しない。後記する）を筒状に形成することで構成される筒部１と、筒部１の一端部に設けられ、ガス浄化フィルタ２０によりた形成された蓋部２とを備える袋状をなしている。バグフィルタ１０の一端部には環状リング（図示しない）が装着され、環状リングにより、開口部３が形成される。環状リングは、弾性変形可能なバネ鋼によって形成される。
　バグフィルタ１０では、燃焼炉等の燃焼装置からの排ガスは、筒部１及び蓋部２を透過することで、バグフィルタ１０の内部に入り込む。この透過の際、排ガスは、バグフィルタ１０を構成するガス浄化フィルタ２０に担持されたガス浄化触媒１２（図１では図示しない。後記する）に接触する。そして、ガス浄化触媒１２との接触により排ガスが浄化された後、入り込んだ排ガスは、浄化ガスとして開口部３からバグフィルタ１０の外部に排出される。
　図２は、本発明の一実施形態に係るガス浄化フィルタ２０の断面を模式的に示す図である。なお、図２に示す構造は、バグフィルタ１０を構成するガス浄化フィルタ２０の構造のあくまで一例にすぎず、例えばガス浄化触媒１２がフィルタ本体１１の内部に入り込むなど、本発明の要旨を損なわない範囲で任意に変形可能である。
　ガス浄化フィルタ２０は、繊維布により構成されるフィルタ本体１１と、フィルタ本体１１に担持されたガス浄化触媒１２とを含む。フィルタ本体１１の内部に形成されるガス流路１３を通じ、一方面から他方面に排ガスが流れる。ガス流路１３は、繊維布に含まれる繊維間に形成される。排ガスがガス流路１３を流れる際、フィルタ本体１１に担持されたガス浄化触媒１２に排ガスが接触することで、排ガスの浄化が行われる。
　フィルタ本体１１は、例えば、剛性を有さない柔軟な素材により形成される。具体的には、フィルタ本体１１は、任意の繊維を、例えば、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（織布）のほか、ニードルパンチ法等によって製造された不織布により形成される。
　フィルタ本体１１に含まれる繊維としては、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、ポリアクリル系繊維、ポリプロピレン系繊維、ポリイミド系繊維、ガラス繊維、ポリフルオロエチレン系繊維等が挙げられる。これらの繊維の中でも、耐熱性が高いという観点から、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。また、繊維の直径は、繊維断面において最も長い（大きい）部分の直径として、３μｍ以上１５μｍ以下が好ましい。
　フィルタ本体１１を構成する繊維布の目付（打ち込み密度）は、例えば４００ｇ／ｍ２以上、好ましくは５００ｇ／ｍ２以上、また、その上限は、例えば１３００／ｍ２以下、好ましくは１２００ｇ／ｍ２以下である。目付が４００ｇ／ｍ２以上であることにより、煤塵を十分に捕捉することができる。また、目付が５００ｇ／ｍ２以上であることにより、フィルタ本体１１の目をある程度粗くできる。これにより、ガス浄化フィルタ２０を構成するフィルタ本体１１内部のガス流路の大きさを確保し易くできる。
　一方で、目付が１３００ｇ／ｍ２以下であれば、目詰まりを抑制できる。また、目付が１２００ｇ／ｍ２以下であることにより、フィルタ本体１１の目をある程度粗くできる。これにより、ガス浄化フィルタ２０を構成するフィルタ本体１１内部のガス流路の大きさを確保し易くできる。
　また、単位体積あたりの空間に占める空隙の体積を「空隙率」と定義した場合に、フィルタ本体１１の空隙率は５５％以上８２％以下であり、ガス浄化触媒１２の平均粒径Ｄ５０が１μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましい。このようにすることで、ガス浄化フィルタ２０の空隙率を６％以上２０％以下にできる。さらに、フィルタ本体１１の空隙率は５５％以上６９％以下であり、ガス浄化触媒１２の平均粒径Ｄ５０が５μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。このようにすることで、ガス浄化フィルタ２０の空隙率を、触媒性能を特に向上可能な７％以上１７％以下にできる。
　本明細書において、フィルタ本体１１の空隙率εは以下の式（１）により算出できる。
　ε＝１００－１００×γ／（Δｔ×ρｆｉｂ）　・・・式（１）
　式（１）において、γはフィルタ本体１１の目付（ｇ／ｍ２）、Δｔはフィルタ本体１１の厚み（ｍ）、ρｆｉｂはフィルタ本体１１に含まれる繊維の密度（ｇ／ｍ３）である。
　また、本明細書において、ガス浄化触媒１２の平均粒径Ｄ５０は、レーザ回折式粒径分布測定装置に基づいて測定される平均粒径をいう。
　フィルタ本体１１の厚さは、例えば０．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。なお、フィルタ本体１１が織布又は不織布により構成される場合には、フィルタ本体１１の厚さは、その平均値の３０％程度前後する値となることもある。
　フィルタ本体１１に担持されるガス浄化触媒１２は、フィルタ本体１１内部のガス流路を流れる排ガスと接触することにより、排ガス中の有毒成分を排ガス中から分解除去するためのものである。ここでいう有毒成分とは、例えば窒素酸化物（一酸化窒素及び二酸化窒素）、一酸化炭素、ダイオキシン、揮発性有機化合物等である。従って、除去した有毒成分の種類によって、ガス浄化触媒１２の具体的に成分を決定すればよい。
　例えば、排ガスの脱硝を行う場合には、ガス浄化触媒１２は脱硝機能を有する脱硝触媒を含んで構成されることができる。脱硝触媒としては、例えば、酸化チタン、五酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン等を含むチタン－バナジウム系触媒が挙げられる。また、排ガス中の一酸化炭素を分解除去する場合には、ガス浄化触媒１２は酸化機能を有する酸化触媒を含んで構成されることができる。また、一成分で複数の機能を有する触媒（例えば脱硝及び酸化の双方を含む触媒）にしてもよい。酸化触媒としては、例えば、シリカ、チタニア、ゼオライト、アルミナからなる群より選ばれた少なくとも１種の無機酸化物に、白金、パラジウム、ロジウム及び金等の活性金属を担持した触媒が挙げられる。
　ガス浄化触媒１２の平均粒径Ｄ５０は、例えば、上記のように１μｍ以上２５０μｍ以下である。ただし、詳細は後記するが、ガス浄化触媒１２が担持されるフィルタ本体１１の空隙率に基づき、ガス浄化触媒１２の平均粒径Ｄ５０を、ガス浄化触媒１２を含むガス浄化フィルタ２０の空隙率が６％以上２０％以下になるような平均粒径Ｄ５０に設定することが好ましい。具体的には例えば、フィルタ本体１１の空隙率が５５％以上８２％以下であれば、ガス浄化触媒の平均粒径Ｄ５０を１μｍ以上２５０μ以下にすることが好ましい。また例えば、フィルタ本体１１の空隙率が５５％以上６９％以下であれば、ガス浄化触媒の平均粒径Ｄ５０を５μｍ以上５０μ以下にすることがより好ましい。
　本発明の一実施形態に係るガス浄化フィルタ２０の空隙率（単位体積当たりの空間に占める空隙の体積を表す）は、６％以上、好ましくは７％以上、また、その上限は、２０％以下、好ましくは１７％以下である。このように、ガス浄化フィルタ２０の空隙率に着目し、ガス浄化フィルタ２０の空隙率を６％以上２０％以下にすることで、ガス浄化フィルタ２０内部におけるガス流路１３を確保して、差圧の過度の上昇を抑制できる。これにより、ガス浄化フィルタ２０内部をガスが流れ易くでき、ガス処理量を増大できる。
　さらには、ガス浄化フィルタ２０の空隙率を６％以上２０％以下にすることで、ガス流路１３をガスが流れるときにガスをガス浄化触媒１２の粒子に適度に接触し易くでき、ガスの素通りを抑制できる。従って、触媒効率を高め、触媒性能を従来よりも向上できる。特に、ガス浄化フィルタ２０の空隙率を７％以上１７％以下にすることで、ガス浄化フィルタ２０内部におけるガス流路１３を十分に確保して、差圧の過度の上昇を十分に抑制できる。これにより、触媒性能を特に向上できる。
　ガス浄化フィルタ２０の空隙率は、例えば、ガス浄化フィルタ２０の排ガスを流した際の差圧ΔＰ、ガス平均流速ｕｍ（平均空塔速度ｕｍと等しい）に基づいて決定できる。具体的には、空隙率は以下のようにして決定できる。
　まず、平均粒径が異なるガス浄化触媒１２を担持した第１ガス浄化フィルタ及び第２ガス浄化フィルタ（２種類のガス浄化フィルタ２０）に対し、それぞれ、平均空塔速度ｕｍで排ガスを流した際のろ布内の実流速をｕｏ１、ｕｏ２とする。さらに、第１ガス浄化フィルタ及び第２ガス浄化フィルタに対し、それぞれ、平均空塔速度ｕｍで排ガスを流した際の第１ガス浄化フィルタ及び第２ガス浄化フィルタの入口側と出口側との差圧をΔＰ１、ΔＰ２とする。そして、ΔＰ２／ΔＰ１と、ｕｏ２／ｕｏ１との間には、比例関係が成立する。従って、以下の式（２）が成立する（なお、Ａは比例定数である）。
　ΔＰ２／ΔＰ１＝Ａ×ｕｏ２／ｕｏ１　…式（２）
　また、フィルタ本体１１の空隙率が同じであり、ガス浄化触媒１２の平均粒径Ｄ５０が異なる場合、平均粒径Ｄ５０が異なるガス浄化触媒１２を備えるガス浄化フィルタ２０の空隙率を、それぞれε１、ε２とする。そうすると、ろ布内の実流速ｕｏ１、ｕｏ２と空隙率ε１、ε２との間には、以下の式（３）が成立する。
　ｕｏ２／ｕｏ１＝｛ｕｍ／ε２｝／｛ｕｍ／ε１｝　…式（３）
　従って、上記式（２）及び（３）により、以下の式（４）が成立する。
　ΔＰ２／ΔＰ１＝Ａ×ｕｏ２／ｕｏ１＝Ａ×｛ｕｍ／ε２｝／｛ｕｍ／ε１｝　…式（４）
　ここで、フィルタ本体１１に担持されるガス浄化触媒１２の平均粒径Ｄ５０が無限に小さい、即ちガス浄化触媒１２がフィルタ本体１１に担持されていないと仮定する。このとき、平均粒径Ｄ５０が無限に小さなガス浄化触媒１２を含むガス浄化フィルタ２０の空隙率は、ガス浄化触媒１２を担持しないフィルタ本体１１の空隙率と一致する。そこで、このときのガス浄化フィルタ２０の空隙率ε１とすると、差圧ΔＰ１、既知の空隙率ε１及びガス平均流速ｕｍ（平均空塔速度ｕｍ）により、比例定数Ａを算出できる。そして、ガス平均流速ｕｍ（平均空塔速度ｕｍ）と、算出された比例定数Ａと、実測されたΔＰ２及びｕｏ２とにより、平均粒径Ｄ５０によらず、任意のガス浄化触媒１２を含むガス浄化フィルタ２０の空隙率ε２を算出できる。
　ここで、空隙率とガス流路１３との関係について、上記の図２のほか、新たに図３を参照しながら説明する。
　図３は、本発明の一実施形態に係るガス浄化フィルタ２０の断面を模式的に示す図であり、上記の図２に示すガス浄化触媒１２よりも小さな粒径のガス浄化触媒１２を含むガス浄化フィルタ２０の断面を模式的に示す図である。図３に示す構造は、バグフィルタを構成するガス浄化フィルタ２０の構造のあくまで一例にすぎず、例えばガス浄化触媒１２がフィルタ本体１１の内部に入り込むなど、本発明の要旨を損なわない範囲で任意に変形可能である。
　はじめに、上記の図２に示すように、ガス浄化触媒１２の平均粒径がある程度大きい場合には、ガス浄化触媒１２の粒子間に十分な隙間が生じる。このため、排ガスがフィルタ本体１１の内部に形成されたガス流路１３に流れ込み易くなる。特に、ガス浄化触媒１２の粒子間をガスが流れる際、排ガスはガス浄化触媒１２と接触しながら流れる。この結果、排ガスとガス浄化触媒１２との幾何学的接触面積が大きくなり、触媒による排ガスの浄化処理性能が向上する。即ち、触媒性能が向上する。
　また、ガス浄化触媒１２の平均粒径がある程度大きいため、フィルタ本体１１にガス浄化触媒１２を担持する際に、ガス浄化触媒１２がガス流路１３の内部に侵入しにくくなる。この結果、ガス浄化触媒１２はフィルタ本体１１の表面付近に担持される。そして、ガス浄化触媒１２のガス流路１３の内部への侵入が抑制されるため、ガス流路１３の閉塞も抑制され、図２において破線矢印で示すように、ガス流路１３を排ガスが流れ易くなる。この結果、ガス浄化フィルタ２０の差圧上昇が抑制される。
　一方で、図３に示すように、ガス浄化触媒１２の平均粒径がある程度小さくなると、ガス浄化触媒１２の粒子間に形成される隙間が小さくなる。このため、この結果、排ガスとガス浄化触媒１２との幾何学的接触面積が小さくなり、触媒による排ガスの浄化処理性能が低下する。即ち、触媒性能が向上しにくい。
　また、ガス浄化触媒１２の粒子間に形成される隙間が小さいため、排ガスがフィルタ本体１１の内部に形成されたガス流路１３に流れ込みにくくなる。さらには、フィルタ本体１１にガス浄化触媒１２を担持する際に、ガス浄化触媒１２がガス流路１３の内部に侵入し易くなり、図３において破線で囲むＡ部に示すように、ガス流路１３が閉塞し易い。このため、差圧が上昇し易い。
　ただし、ガス浄化触媒１２の平均粒径が図３に示す程度に小さい場合であっても、フィルタ本体１１の空隙率が大きく、ガス流路１３の大きさが十分に大きなときには、ガス流路１３の内部にガス浄化触媒１２が侵入しても、ガス流路１３は閉塞しにくい。従って、この場合には、差圧は上昇しにくくなる。また、ガス浄化触媒１２は、ガス流路１３の壁面（即ち、繊維の外表面）に担持されるが、ガス流路１３が十分に確保されるため、ガス浄化触媒１２の粒子間に形成される隙間は大きくなる。この結果、排ガスとガス浄化触媒１２との幾何学的接触面積が大きくなり、触媒による排ガスの浄化処理性能が向上する。即ち、触媒性能が向上する。
　従って、ガス浄化触媒１２の平均粒径を指標として触媒性能を向上させようとしても、ガス流路１３の大きさによっては期待通りの触媒性能が得られない。そこで、本発明の一実施形態では、十分な大きさのガス流路１３の確保により、差圧上昇の抑制と、排ガスとガス浄化触媒１２との大きな接触面積との両立が図られている。具体的には、ガス浄化フィルタ２０の空隙率を６％以上２０％以下にすることで、差圧上昇の抑制と、排ガスとガス浄化触媒１２との大きな接触面積との両立が図られている。
　即ち、本発明の一実施形態では、ガス浄化フィルタ２０の空隙率に着目し、ガス浄化フィルタ２０の空隙率を６％以上２０％以下にすることで、ガス浄化フィルタ２０内部におけるガス流路１３を確保して、差圧の過度の上昇を抑制できる。これにより、ガス浄化フィルタ２０内部を排ガスが流れ易くでき、ガス処理量を増大できる。さらには、ガス浄化フィルタ２０の空隙率を６％以上２０％以下にすることで、ガス流路１３を排ガスが流れるときに排ガスをガス浄化触媒１２の粒子に適度に接触し易くでき、排ガスの素通りを抑制できる。従って、触媒効率を高め、触媒性能を従来よりも向上できる。
　図４は、ガス浄化フィルタ２０の空隙率と差圧との関係を示すグラフである。破線で示すグラフは、一例として空隙率が６２％のフィルタ本体１１に対し、チタン－バナジウム系の脱硝触媒の粒子を担持させたガス浄化フィルタ２０における空隙率と差圧との関係を示すものである。図４に示すように、ガス浄化フィルタ２０の空隙率が小さくなるほど、差圧ΔＰが大きくなる。そして、図示はしないが、空隙率がある一定の値以下になると差圧ΔＰは無限大となり、排ガスが流れなくなる。一方で、空隙率が大きいほど差圧ΔＰは小さくなる。従って、差圧ΔＰを単に小さくする観点からは、ガス浄化フィルタ２０の空隙率は大きいことが好ましい。
　図５は、ガス浄化フィルタ２０の空隙率と、触媒性能を示す反応速度比との関係を示すグラフである。破線で示すグラフは、上記の図４に示すグラフと同じガス浄化フィルタ２０について示すものである。また、縦軸は、一例として、チタン－バナジウム系の脱硝触媒による反応速度比（脱硝反応速度比）を示し、反応速度比が大きいほど、触媒性能が高いことを示している。反応速度比として、従来のガス浄化フィルタ（上記特許文献１に記載のバグフィルタ）の反応速度定数を１．０としたときの相対的な値を示している。
　図５に示すように、空隙率と反応速度比とは単純な相関を有しない。即ち、空隙率が小さいほど反応速度比も小さくなる（即ち触媒性能が低い）ものの、空隙率を単に大きくしても、反応速度比が必ずしも大きくなる（触媒性能が向上する）とはいえない。即ち、空隙率が０％から１０％程度までは、空隙率の増大に伴って反応速度比も大きくなるが、空隙率が１０％程度を境にして反応速度比は減少に転じ、空隙率が１０％程度を超えると反応速度比は減少する。そのため、空隙率が１０％程度を超えると、空隙率の増加に伴って差圧ΔＰは小さくなるものの（図４参照）、反応速度比は減少する。
　そして、本発明の一実施形態では、ガス浄化フィルタ２０の空隙率を６％以上２０％以下にすることで、図５に示すように、反応速度比を１．５以上にできることがわかった。従って、空隙率が６％以上２０％以下であれば、従来のガス浄化フィルタにおける反応速度定数よりも１．５倍以上も大きな反応速度定数を有するガス浄化フィルタ２０を得ることができる。このため、触媒性能が向上したガス浄化フィルタ２０を得ることができる。
　特に、空隙率が７％以上１７％以下にすることで、反応速度比を約２倍（１．８倍～２．２倍程度）にできる。反応速度が２倍になれば、触媒量を半減することが出来るため、その分だけ差圧を低減することが出来る。また、反応速度が２倍になれば、従来と同等の装置サイズ（バグフィルタを入れ替えるだけ）で、例えば脱硫、脱硝、除塵、脱塩などの一連の排ガス処理を同時に行うことが出来る。従って、空隙率が７％以上１７％以下であれば、従来のガス浄化フィルタにおける反応速度定数よりも２倍程度も大きな反応速度定数を有するガス浄化フィルタ２０を得ることができる。このため、触媒性能が特に向上したガス浄化フィルタ２０を得ることができる。
　図６は、ガス浄化フィルタ２０の空隙率と、ガス浄化触媒１２の平均粒径との関係を示すグラフである。また、図７は、ガス浄化フィルタの空隙率と、ガス浄化触媒の平均粒径との関係を示すグラフであり、横軸の最大値が図６とは異なるグラフである。具体的は、横軸の最大値は、図６では３０％であるが、図７では６０％である。
　図６及び図７に示す破線のグラフは、空隙率５５％のフィルタ本体１１にガス浄化触媒１２を担持させたガス浄化フィルタ２０において、ガス浄化フィルタ２０の空隙率と触媒粒子の平均粒径との関係を示すグラフである。また、図６及び図７に示す一点鎖線のグラフは、空隙率６２％のフィルタ本体１１にガス浄化触媒１２を担持させたガス浄化フィルタ２０において、ガス浄化フィルタ２０の空隙率と触媒粒子の平均粒径との関係を示すグラフである。
　また、図６及び図７に示す実線のグラフは、空隙率６９％のフィルタ本体１１にガス浄化触媒１２を担持させたガス浄化フィルタ２０において、ガス浄化フィルタ２０の空隙率と触媒粒子の平均粒径との関係を示すグラフである。さらに、図６及び図７に示す二点鎖線のグラフは、空隙率７５％のフィルタ本体１１にガス浄化触媒１２を担持させたガス浄化フィルタ２０において、ガス浄化フィルタ２０の空隙率と触媒粒子の平均粒径との関係を示すグラフである。そして、図６及び図７に示す点線のグラフは、空隙率８２％のフィルタ本体１１にガス浄化触媒１２を担持させたガス浄化フィルタ２０において、ガス浄化フィルタ２０の空隙率と触媒粒子の平均粒径との関係を示すグラフである。
　上記の図５を参照しながら説明したように、ガス浄化フィルタ２０の空隙率（横軸）は６％以上２０％以下（好ましくは７％以上１７％以下）に設定される。そのため、例えば空隙率が５５％（破線のグラフ）のフィルタ本体１１にガス浄化触媒１２を担持させる場合、ガス浄化フィルタ２０の空隙率を６％以上２０％以下にするためには、ガス浄化触媒１２の平均粒径を１０μｍ以上２５０μｍ以下（上限値は図７参照）にすればよい。
　また、例えば空隙率が６２％（一点鎖線のグラフ）のフィルタ本体１１にガス浄化触媒１２を担持させる場合、ガス浄化フィルタ２０の空隙率を６％以上２０％以下にするためには、ガス浄化触媒１２の平均粒径を２μｍ以上１５０μｍ以下（下限値は図示せず。上限値は図６参照）にすればよい。さらに、例えば空隙率が６９％（実線のグラフ）のフィルタ本体１１にガス浄化触媒１２を担持させる場合、ガス浄化フィルタ２０の空隙率を６％以上２０％以下にするためには、ガス浄化触媒１２の平均粒径を１．５μｍ以上５０μｍ以下（下限値は図示せず。上限値は図６及び図７参照）にすればよい。
　また、例えば空隙率が７５％（二点鎖線のグラフ）のフィルタ本体１１にガス浄化触媒１２を担持させる場合、ガス浄化フィルタ２０の空隙率を６％以上２０％以下にするためには、ガス浄化触媒１２の平均粒径を１．３μｍ以上２５μｍ以下（下限値は図示せず。上限値は図６及び図７参照）にすればよい。さらに、例えば空隙率が８２％（点線のグラフ）のフィルタ本体１１にガス浄化触媒１２を担持させる場合、ガス浄化フィルタ２０の空隙率を６％以上２０％以下にするためには、ガス浄化触媒１２の平均粒径を１．１μｍ以上１７μｍ以下（上限値及び下限値は図示せず）にすればよい。なお図５、６より、反応速度比を従来のガス浄化フィルタ以上とするには、ガス浄化触媒１２の平均粒径を１．１μｍ以上３０μｍ以下にすればよいことが分かる。
　なお、上記の特許文献１に記載のガス浄化フィルタ（特許文献１の段落００２３に記載のバグフィルタ）では、上記式（１）に基づいて算出したフィルタ本体の空隙率は５８％であると考えられる（ガラス繊維（密度２．５×１０６（ｇ／ｍ３））を使用したと仮定）。また、フィルタ本体に担持されるガス浄化触媒の平均粒径は０．１μｍである。従って、特許文献１に記載のガス浄化フィルタでは、フィルタ本体及びガス浄化触媒を含むガス浄化フィルタの空隙率は、上記の図６及び図７によれば、６％未満と考えられる。
　また、上記の特許文献２に記載のガス浄化フィルタ（特許文献２の表１に記載のバグフィルタ）では、上記式（１）に基づいて算出したフィルタ本体の空隙率は７９％であると考えられる（特許文献１と同じくガラス繊維を使用したと仮定）。また、フィルタ本体に担持されるガス浄化触媒の平均粒径は１μｍである。従って、特許文献１に記載のガス浄化フィルタでは、フィルタ本体及びガス浄化触媒を含むガス浄化フィルタの空隙率は、上記の図６及び図７によれば、６％未満と考えられる。
　図８は、実施例及び比較例において反応速度比の経時変化を示すグラフである。図７において実線のグラフは実施例、破線のグラフは比較例を示す。縦軸は、比較例における０分における反応速度定数（初期の反応速度定数）を１とした相対的な値として示している。なお、図８に示すグラフは、一例として脱硝反応に関するものである。また、図８は本発明者らによる実験で得られたグラフであるが、図示の簡略化のためにプロット（１０分毎に反応速度定数を算出した）の図示は省略し、図示しないプロット同士を滑らかに結ぶことで得られた曲線（実線及び破線）を図８に示している。
　実施例及び比較例のいずれにおいても、フィルタ本体１１を構成する繊維としてガラス繊維を用いた。また、フィルタ本体１１の目付は８８０ｇ／ｍ２とした。従って、上記（１）によれば、フィルタ本体１１の空隙率は６２％である。また、実施例及び比較例のいずれにおいても、ガス浄化触媒１２としてチタン－バナジウム系の脱硝触媒を用いた。ガス浄化触媒１２のフィルタ本体１１への担持量は２５０ｇ／ｍ２とした。
　担持させるガス浄化触媒１２の平均粒径Ｄ５０は、実施例では１０μｍ、比較例では０．８μｍとした。比較例の平均粒径は、上記の特許文献２に記載のガス浄化触媒の平均粒径と同程度である。
　また、ガス浄化フィルタ２０に供給する排ガスの条件として、実施例及び比較例のいずれにおいても、温度は２００℃、平均空塔速度ｕｍ（ガス平均流速ｕｍと等しい）は０．８ｍ／分とした。排ガスの組成は、窒素酸化物１５０ｐｐｍｖｏｌ．二酸化炭素１０％ｖｏｌ．、酸素１０％ｖｏｌ．、水２０％ｖｏｌ．、アンモニア１０５ｐｐｍｖｏｌ．、二酸化硫黄２０００ｐｐｍｖｏｌ．、窒素８０％ｖｏｌ．とした。
　図８に示すように、実施例の反応速度比は、初期状態（時間０分）において、比較例の反応速度比の２倍であった。そして、排ガスを通流させながら時間が経過しても、実施例の反応速度比は、比較例の反応速度比と同様の傾向で減少した。そして、実施例の反応速度比は、８００分経過後であっても、比較例の初期状態（時間０分）の反応速度比を下回ることがなかった。従って、図８の実線グラフに示すように、本発明の一実施形態に係る実施例によれば、特に、初期状態の触媒性能を高めることができることがわかった。そして、これにより、長時間にわたって高い触媒性能（比較例よりも大きな反応速度定数）が維持され、ガス浄化フィルタ２０の耐久性を向上できることがわかった。
　また、例えば、要求される触媒性能が従来と同程度で足りる場合には、ガス浄化触媒１２のフィルタ本体１１への担持量を、従来よりも減らすことができる。これにより、製造コストの低減化、低圧損化を図るとともに、ガス浄化フィルタ２０の差圧をさらに低減できる。そして、差圧の低下により、例えば逆洗頻度、ブロア動力を低減でき、ガス浄化フィルタ２０を備えるガス浄化システム１００（後記する）の効率化を図ることができる。
　図９は、本発明の一実施形態に係るガス浄化フィルタ２０の製造方法（以下、単に「本実施形態の製造方法」ということがある）を示すフローチャートである。本実施形態の製造方法は、上記のガス浄化フィルタ２０を製造する方法であって、繊維布により構成されるフィルタ本体１１と、フィルタ本体１１に担持されたガス浄化触媒１２とを備えるガス浄化フィルタ２０の製造方法に関する。本実施形態の製造方法は、準備ステップＳ１と、平均粒径決定ステップＳ２と、担持ステップＳ３とを含む。
　準備ステップＳ１は、フィルタ本体１１を準備するものである。準備されるフィルタ本体１１は、物性が既知のものであってもよく、準備したフィルタ本体１１の物性を決定することで物性を把握してもよい。ここでいう物性とは例えば空隙率である。空隙率は、上記のように、単位体積あたりの空間に占める空隙の体積を表すものである。フィルタ本体１１の空隙率は、例えば、上記式（１）に基づいて決定できる。
　平均粒径決定ステップＳ２は、準備したフィルタ本体１１の空隙率に基づき、ガス浄化フィルタ２０の空隙率が６％以上２０％以下（好ましくは７％以上１７％以下）になるようなガス浄化触媒１２の平均粒径Ｄ５０を決定するものである。具体的には、上記の図６及び図７を参照しながら説明したように、フィルタ本体１１の空隙率により、ガス浄化フィルタ２０の空隙率６％以上２０％以下に対応するガス浄化触媒１２の平均粒径Ｄ５０が異なる。そこで、平均粒径決定ステップＳ２では、準備したフィルタ本体１１の空隙率と、例えば上記図６及び図７の関係とに基づき、ガス浄化フィルタ２０の空隙率を６％以上２０％以下にできるガス浄化触媒１２の平均粒径Ｄ５０が決定される。決定される平均粒径Ｄ５０は、上記のように、レーザ回折式粒径分布測定装置に基づいて測定される平均粒径である。
　なお、フィルタ本体１１の空隙率に対応するグラフが図６及び図７に存在しない場合には、図６及び図７に示すグラフから空隙率が図６及び図７に存在しないグラフを予測し、予測されたグラフに基づいて平均粒径Ｄ５０を決定すればよい。
　担持ステップＳ３は、決定した平均粒径Ｄ５０を有するガス浄化触媒１２をフィルタ本体１１に担持させるものである。具体的には、決定した平均粒径Ｄ５０を有するガス浄化触媒１２を準備し、準備したガス浄化触媒１２がフィルタ本体１１に担持される。担持方法は特に制限されないが、フィルタ本体１１に対してガス浄化触媒１２の粒子を含む触媒スラリーを吹き付けるスプレー法が好ましい。即ち、担持ステップＳ３はスプレー法によって行われることが好ましい。スプレー法によることで、ガス浄化触媒１２の粒径によらず、ガス浄化触媒１２を、ガス浄化フィルタ２０の空隙率が６％以上２０％以下となるような量でフィルタ本体１１に担持できる。
　なお、スプレー法によってガス浄化触媒１２をフィルタ本体１１に吹き付ける際、ガス浄化触媒１２は、ガス浄化フィルタ２０において排ガスが流れる方向と同じ方向に吹き付けられることが好ましい。また、ガス浄化触媒１２は、例えば、予め袋状に成形したフィルタ本体１１に吹き付けられるようにしてもよいし、シート状のフィルタ本体１１に吹き付けられた後、ガス浄化触媒１２が吹き付けられたフィルタ本体１１が袋状に成形されるようにしてもよい。これらの工程を経ることで、ガス浄化触媒１２をフィルタ本体１１に担持させたガス浄化フィルタ２０により構成されるバグフィルタが得られる。
　以上の製造方法によれば、ガス浄化フィルタ２０の空隙率に着目し、ガス浄化フィルタ２０の空隙率を６％以上２０％以下にすることで、ガス浄化フィルタ２０内部におけるガス流路１３を確保して、差圧の過度の上昇を抑制できる。これにより、ガス浄化フィルタ２０内部を排ガスが流れ易くでき、ガス処理量を増大できる。さらには、ガス浄化フィルタ２０の空隙率を６％以上２０％以下にすることで、ガス流路１３を排ガスが流れるときに排ガスをガス浄化触媒１２の粒子に適度に接触し易くでき、排ガスの素通りを抑制できる。従って、触媒効率を高め、触媒性能を従来よりも向上できる。
　図１０は、本発明の一実施形態に係るガス浄化システム１００の系統図である。ガス浄化システム１００は、燃焼装置（例えばボイラ１０１）からの排ガスを浄化するためのものである。ガス浄化システム１００は、上記のガス浄化フィルタ２０（図１０では図示しない）が内部に配置されたガス浄化装置１０５を備える。ガス浄化装置１０５に配置されるガス浄化フィルタ２０には、脱硝機能を有するガス浄化触媒１２が含まれる。即ち、ガス浄化触媒１２は脱硝触媒を含む。
　また、ガス浄化システム１００は、ガス浄化フィルタ２０の上流側を流れるガスに窒素酸化物の還元剤を供給するための供給装置１０６をさらに備える。還元剤は、例えば、アンモニア水、アンモニアガス、尿素水、炭化水素、一酸化炭素等を含む。
　なお、還元剤の供給位置は、図示の例では減温塔１０４とガス浄化システム１００との間にしているが、ガス浄化フィルタ２０の上流側に供給できればどの位置でもよい。例えば、ボイラ１０１に併設された燃焼炉（図示しない）の内部に還元剤を供給することで、燃焼炉での炉内脱硝を行うようにしてもよい。これにより、供給された還元剤を用いて、排ガスの脱硝を行うことができる。この場合における還元剤の供給量は、運転条件の変動に起因する排ガス中の窒素酸化物濃度に応じて変更することができる。
　ボイラ１０１では、上記燃焼炉での燃焼により生じた燃焼ガスの熱と水（液体）とが熱交換することにより、水蒸気が発生する。熱交換は、ボイラ１０１に備えられた熱交換装置（図示しない）において行われる。発生した水蒸気は例えば蒸気タービン（図示しない）の回転に使用される。また、燃焼炉において生じた燃焼ガスは、排ガスとして、エアヒータ１０２及び熱交換器１０３に供給される。エアヒータ１０２及び熱交換器１０３では、排ガスが有する熱により空気が加熱され、加熱された空気は燃焼空気やボイラ１０１への供給水の加温等に使用される。また、排ガスは減温塔１０４に供給される。減温塔１０４では、ボイラ１０１からの排ガス温度が例えば２２０℃程度の場合には、排ガスは減温塔１０４において例えば１７０℃程度にまで減温される。
　減温された排ガスには、供給装置１０６により還元剤が供給される。これにより、還元剤を含むガスがガス浄化装置１０５のガス浄化フィルタ２０を透過する。この結果、ガス浄化フィルタ２０に担持された脱硝触媒（ガス浄化触媒１２）において、還元剤を用いた排ガスの脱硝を行うことができる。ここでいう脱硝とは、還元剤を用いて、一酸化窒素及び二酸化窒素を窒素に変換することをいう。脱硝により還元剤は消費され、ガス浄化フィルタ２０の下流側への還元剤の漏洩が抑制される。
　また、ガス浄化触媒１２は、上記の脱硝触媒に加えて、酸化触媒を含んでもよい。酸化触媒を含むことで、排ガスに窒素酸化物が含まれない場合であっても、還元剤を酸化分解できる。ここでいう酸化は、酸素を用いて、炭化水素、一酸化炭素及びアンモニア（還元剤として含まれる場合）を、それぞれ、水蒸気、二酸化炭素及び窒素酸化物に変換することをいう。還元剤の酸化分解により、還元剤がガス浄化フィルタ２０の下流側に漏洩することを抑制できる。なお、ガス浄化触媒１２が脱硝触媒を含まない場合には、還元剤は使用しなくてもよい。
　還元剤の漏洩抑制効果は、燃焼炉内部への還元剤供給によって炉内脱硝を行う場合に、より有利である。特に、上記のように運転条件の変動に起因して還元剤の供給量を変更すれば、還元剤供給量が増加したときに還元剤がガス浄化フィルタ２０の下流側に漏洩し易くなる。ガス浄化フィルタ２０において還元剤を酸化分解できることで、還元剤供給量が増加しても還元剤の酸化分解によって、還元剤がガス浄化フィルタ２０の下流側に漏洩することを抑制できる。
　そして、脱硝後のガスは、煙突１０７を通じて大気に放出される。
　ガス浄化システム１００によれば、触媒性能が従来よりも向上したガス浄化フィルタ２０を備えるガス浄化装置１０５を用いて、排ガスを浄化できる。このため、排ガスの浄化流量を増大でき、排ガスの効率的な浄化を行うことができる。
　また、ガス浄化システム１００に供給される排ガスの温度は、減温塔１０４での減温により、例えば１７０℃程度である。通常、脱硝は高温（例えば２００℃以上）で行われるが、ガス浄化システム１００でのガス浄化フィルタ２０の触媒効率が高いため、例えば１７０℃程度といった比較的低温であっても、排ガスの脱硝を十分に行うことができる。これにより、ガス浄化システム１００のガス浄化触媒１２を、脱硝及び酸化の双方の機能を有する触媒にすることで、ガス浄化システム１００において、脱硝、脱硫、ダイオキシン除去、除塵、脱塩の各処理を行うことができる。これにより、ガス浄化システム１００において各処理を同時に行うことができ、ガス浄化システム１００の小型化を図ることができる。
　さらに、図１０に示すように、ボイラ１０１からの排ガスは、例えば再熱器等によって再熱（昇温）されることなく、ガス浄化システム１００に供給される。この点、従来は、ガス浄化システム１００は反応集塵装置（図示しない）を備え、脱硝反応塔（図示しない）は反応集塵装置の後段に設置されていた。反応集塵装置では、ダイオキシン除去に加え、脱硫、脱塩処理が実施される。そのため、従来は、減温塔（図示しない）において、ガス温度が例えば２００℃以下、具体的には例えば１５０℃～１８０℃程度にまで、排ガスが冷却されていた。
　ここで、脱硝反応は例えば２００℃以上において行われる。そのため、従来は、反応集塵装置と脱硝反応塔との間に再熱器が設置され、一旦冷却されたガスが脱硝反応に好適な温度まで再昇温されていた。しかし、本発明の一実施形態に係るガス浄化システム１００では、排ガスの再熱が不要であるため、再熱のための電力、蒸気等が不要である。この結果、エネルギ効率を向上できる。また、再熱が不要なため、再熱のための蒸気を例えば蒸気タービン（図示しない）に供給できる。この結果、発電効率を向上できる。
１　筒部
２　蓋部
３　開口部
１０　バグフィルタ
１１　フィルタ本体
１２　ガス浄化触媒
１３　ガス流路
２０　ガス浄化フィルタ
１００　ガス浄化システム
１０１　ボイラ
１０２　エアヒータ
１０３　熱交換器
１０４　減温塔
１０５　ガス浄化装置
１０６　供給装置
１０７　煙突

Claims (10)

  1. 　繊維布により構成されるフィルタ本体と、前記フィルタ本体に担持されたガス浄化触媒とを含むガス浄化フィルタであって、
    　前記ガス浄化フィルタの単位体積あたりの空間に占める空隙の体積を表す空隙率が６％以上２０％以下である
    　ガス浄化フィルタ。
  2. 　前記空隙率が７％以上１７％以下である
    　請求項１に記載のガス浄化フィルタ。
  3. 　前記フィルタ本体の前記空隙率は５５％以上８２％以下であり、
    　前記ガス浄化触媒の平均粒径Ｄ５０が１μｍ以上２５０μｍ以下である
    　請求項１又は２に記載のガス浄化フィルタ。
  4. 　前記フィルタ本体の目付が５００ｇ／ｍ２以上１２００ｇ／ｍ２以下である
    　請求項１～３の何れか１項に記載のガス浄化フィルタ。
  5. 　前記フィルタ本体に含まれる繊維は、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、ポリアクリル系繊維、ポリプロピレン系繊維、ポリイミド系繊維、ガラス繊維、及びポリフルオロエチレン系繊維の何れか１種を含む
    　請求項１～４の何れか１項に記載のガス浄化フィルタ。
  6. 　前記繊維の直径は、繊維断面における最も大きい部分の直径が１５μｍ以下である
    　請求項５に記載のガス浄化フィルタ。
  7. 　繊維布により構成されるフィルタ本体と、前記フィルタ本体に担持されたガス浄化触媒とを備えるガス浄化フィルタの製造方法であって、
    　前記フィルタ本体を準備する準備ステップと、
    　前記ガス浄化フィルタの単位体積あたりの空間に占める空隙の体積を表す空隙率であって、準備した前記フィルタ本体の前記空隙率に基づき、前記ガス浄化フィルタの空隙率が６％以上２０％以下になるような前記ガス浄化触媒の平均粒径Ｄ５０を決定する平均粒径決定ステップと、
    　決定した前記平均粒径Ｄ５０を有する前記ガス浄化触媒を前記フィルタ本体に担持させる担持ステップと、を含む
    　ガス浄化フィルタの製造方法。
  8. 　前記担持ステップは、スプレー法によって行われる
    　請求項７に記載のガス浄化フィルタの製造方法。
  9. 　燃焼装置からの排ガスを浄化するためのガス浄化システムであって、
    　請求項１～６の何れかに記載のガス浄化フィルタが内部に配置されたガス浄化装置を備える
    　ガス浄化システム。
  10. 　前記ガス浄化触媒は脱硝触媒を含み、
    　前記ガス浄化システムは、前記ガス浄化フィルタの上流側を流れるガスに窒素酸化物の還元剤を供給するための供給装置をさらに備える
    　請求項９に記載のガス浄化システム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7395044B1 (ja) 2023-04-21 2023-12-08 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 ガス浄化フィルタ

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023161201A (ja) * 2022-04-25 2023-11-07 三菱重工業株式会社 排ガス処理装置、燃焼設備及び排ガス処理方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0941257A (ja) * 1995-05-23 1997-02-10 Toray Ind Inc フィルター用不織布
JPH09220466A (ja) * 1996-02-14 1997-08-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 触媒フィルタの製造方法
JP2001054707A (ja) * 1999-08-19 2001-02-27 Nitto Denko Corp バグフィルタおよびその製造方法
JP2005137972A (ja) * 2003-11-04 2005-06-02 Chisso Corp ポリオレフィン樹脂製フィルター
JP2007000850A (ja) * 2005-06-27 2007-01-11 Toyota Boshoku Corp フィルタ用濾材
JP2014008460A (ja) 2012-06-29 2014-01-20 Mitsubishi Heavy Industries Environmental & Chemical Engineering Co Ltd 触媒担持バグフィルタ
JP2014166614A (ja) 2013-02-28 2014-09-11 Izumi-Cosmo Co Ltd バグフィルター用濾過布およびそれを用いたバグフィルター装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10192655A (ja) * 1997-01-08 1998-07-28 Babcock Hitachi Kk 排ガス処理用バグフィルタ
WO2007102561A1 (ja) * 2006-03-07 2007-09-13 Ngk Insulators, Ltd. セラミック構造体及びその製造方法
EP2206544B1 (en) * 2007-09-28 2016-07-20 Toray Industries, Inc. Filtering medium
JP5524178B2 (ja) * 2009-03-26 2014-06-18 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタ及びハニカムフィルタの製造方法
JP5436060B2 (ja) * 2009-06-10 2014-03-05 本田技研工業株式会社 排ガス浄化用酸化触媒装置
JP6081421B2 (ja) * 2014-08-28 2017-02-15 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 バグフィルタの製造方法
JP6577895B2 (ja) * 2016-03-30 2019-09-18 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
JP6665011B2 (ja) * 2016-03-31 2020-03-13 三菱重工業株式会社 排ガス処理方法およびシステム
JPWO2018174137A1 (ja) * 2017-03-24 2020-01-23 東レ株式会社 濾材およびバグフィルター

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0941257A (ja) * 1995-05-23 1997-02-10 Toray Ind Inc フィルター用不織布
JPH09220466A (ja) * 1996-02-14 1997-08-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 触媒フィルタの製造方法
JP2001054707A (ja) * 1999-08-19 2001-02-27 Nitto Denko Corp バグフィルタおよびその製造方法
JP2005137972A (ja) * 2003-11-04 2005-06-02 Chisso Corp ポリオレフィン樹脂製フィルター
JP2007000850A (ja) * 2005-06-27 2007-01-11 Toyota Boshoku Corp フィルタ用濾材
JP2014008460A (ja) 2012-06-29 2014-01-20 Mitsubishi Heavy Industries Environmental & Chemical Engineering Co Ltd 触媒担持バグフィルタ
JP2014166614A (ja) 2013-02-28 2014-09-11 Izumi-Cosmo Co Ltd バグフィルター用濾過布およびそれを用いたバグフィルター装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3808428A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7395044B1 (ja) 2023-04-21 2023-12-08 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 ガス浄化フィルタ

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