JPH07236806A - 排ガス中の微粒子除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続的に、しかも長期間にわたって安定に排
ガス中の微粒子を除去することができる微粒子除去装置
を提供する。 【構成】 排ガス流路に、入口空間６および出口空間７
を有する濾過エレメント２を配置して排ガス１６中の微
粒子を除去する微粒子除去装置において、濾過エレメン
ト２に入口空間６に連通するホッパ３を設け、このホッ
パ３と出口空間７の後流ダクトとをバイパス配管で連結
し、このバイパス配管とホッパ３との連結部に粒子分離
器５を設け、しかも濾過エレメント２の粒子捕捉面に圧
縮流体２８を噴射する噴射手段４を設ける。 【効果】 排ガス処理を停止することなく安定した連続
処理が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排ガス中の微粒子除去
装置に係り、特にディーゼル機関から排出される排ガス
中の微粒子を低減するのに好適な排ガス中の微粒子除去
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関から排出される排ガス中
には環境汚染の原因となるカーボンを主成分とする微粒
子が多く含まれている。このような微粒子は排ガスを大
気へ放出する前に極力捕捉して除去しておく必要があ
る。特に、昭和６３年からは、大気汚染防止法施行令お
よび同法施行規則が改正、施行されており、自家発電施
設、コージェネレーション施設等に用いられるディーゼ
ル機関も、法規制の対象となった。

【０００３】ディーゼル機関の排ガスに含まれるカーボ
ン微粒子は非常に小さいものであり、一般的な集塵装
置、例えばサイクロン等の慣性分離式のものでは十分に
捕捉することができない。このような微小カーボン粒子
を除去するための微粒子除去装置としては、ディーゼル
機関の排気管に濾過エレメントを設け、該濾過エレメン
トで微粒子を濾過捕集するものがある。濾過エレメント
に用いられる素材としては、その排気流路の断面形状と
同じ形に成形した柱状または板状の三次元網目微小流路
を有するセラミック発泡体、金属発泡体、セラミックや
金属の焼結体、織布、繊維成型体等があげられる。この
種の濾過エレメントを用いる微粒子除去装置は、比較的
短時間で目詰まりを起こして排気圧力が上昇するため、
濾過エレメントに捕集された微粒子を適宜取り除く必要
がある。そこで最近では、濾過エレメントの再生を考慮
した排ガス中の微粒子除去装置が種々開発されるように
なった。

【０００４】図１０〜図１２は、濾過エレメントの再生
を考慮した従来の微粒子除去装置を示す説明図である。
図１０の装置は、ディーゼル機関３８の排ガス流路をダ
クト３９ａと３９ｂとに分岐し、両ダクトに、差圧検出
器４５ａ、４５ｂをそれぞれ有するフィルタエレメント
４０ａおよび４０ｂをそれぞれ配置し、前記排ガス流路
の切り替えダンパ４２および４３を設けたものである
（特公昭５７−１３７２３号公報）。この装置は、並列
に設けられた二つの微粒子除去装置のうち、一方を排ガ
ス１６中の微粒子の捕集に用い、他方は捕集した微粒子
をバーナ４１から供給される高温燃焼ガス４４により焼
却するものであり、交互に流路を切り替えることにより
連続的に排ガス１６中の微粒子を除去して浄化ガス１７
を得ることができる。

【０００５】また図１１の装置は、ダクト４６と、該ダ
クト４６と仕切り壁４７を介して隣接するエレメント再
生ダクトとの間でフィルタエレメント４８を移動または
回転させるもので、排ガス１６の流路で微粒子の捕集を
行ないながら、別の流路で、空気４９で補助燃料５０を
燃焼するバーナ５１の熱で微粒子を焼却するものである
（実開昭５８−１４６０２３号公報、特開昭５９−８７
２２０号公報、実開昭６１−１０５７６０号公報）。

【０００６】さらに図１２の装置は、ケーシング５２内
に設けられた濾過部材５３の後流側から圧縮気体３４を
逆流させ、濾過部材５３の排気ガス入口側に付着した微
粒子を払い落とす、いわゆる逆洗浄方式のものである。
逆洗浄によって濾過部材５３から払い落とされた微粒子
５６は下部のホッパ５５に堆積し、集積微粒子１８とし
て排出弁１５を経て適宜排出され、別途処理される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のうち、
図１０に示した装置は、２組の微粒子捕集装置を必要と
し、装置全体が大型化する。また、再生の頻度にもよる
が、大量に捕集された微粒子を燃焼させると濾過エレメ
ントの温度が上昇し、エレメントそのものが焼損するお
それがある。さらにバーナにおける燃焼ガス流の温度、
流速は偏るのが普通であり、エレメント全体を均等に加
熱することは困難である。従ってセラミック等の素材か
らなるエレメントは熱応力によって破壊するおそれがあ
る。

【０００８】また、図１１に示した装置は、濾過エレメ
ントを動かすための駆動機構が必要となり、その構造が
複雑となるという問題がある。排ガス中に含まれる微粒
子は、わずかではあるが灰分としての不燃性物質を含ん
でいることが多く、上記図１０または図１１の装置で
は、不燃性物質が濾過エレメントに徐々に堆積し、やが
ては目詰まりによる再生不能の状態になるというおそれ
がある。

【０００９】さらに、図１２に示した装置は、逆洗浄を
実施している間は排ガスの処理ができず、連続的に排ガ
スを処理するためには、図１０の装置と同様に、２組以
上の濾過装置が必要となるので、装置全体が大型化する
という問題がある。また、逆洗浄を実施するには大量の
清浄ガスが必要となり、捕集工程時の排ガス流量と同等
か、それ以上の流量を確保しなければならず、大容量の
排ガスを処理するには不向きである。また排ガス中の微
粒子が小さい場合には、濾過エレメント壁から払い落と
された微粒子はガス流路内に浮遊しており、ホッパ部へ
沈降するのに長時間を要するので、その間は排ガス処理
ができないという問題もある。

【００１０】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決し、連続的に、しかも長期間にわたって安定に排ガ
ス中の微粒子を分離、除去することができる微粒子除去
装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、ディーゼル
排気管の途中に濾過エレメントを配し、該濾過エレメン
トに排ガス流入部と連通した微粒子ホッパを付設し、該
微粒子ホッパから前記濾過エレメント出口の浄化ガス流
出部に連通する管路を設け、該管路に濾過部材または慣
性分離型の粒子分離器、例えばサイクロンを配し、前記
濾過エレメントの排ガス流入面に圧縮性流体を噴射する
圧縮性流体の噴出手段を設けることによって達成され
る。

【００１２】すなわち、本願で特許請求される発明は、
以下のとおりである。 （１）排ガス流路に、排ガス流入部と浄化ガス流出部と
を有する濾過エレメントを配置して前記排ガス中の微粒
子を分離する微粒子除去装置において、前記濾過エレメ
ントに排ガス流入部に連通する微粒子ホッパを設け、該
微粒子ホッパと前記濾過エレメントの浄化ガス流出部と
をバイパス配管で連結し、該バイパス配管と前記微粒子
ホッパとの連結部に粒子分離器を設け、かつ前記濾過エ
レメントの粒子捕捉面に圧縮流体を噴射する噴射装置を
設けたことを特徴とする排ガス中の微粒子除去装置。 （２）前記濾過エレメントが、排ガス入口間隔部材と浄
化ガス出口間隔部材とを交互に介して多数積層された濾
過部材からなることを特徴とする上記（１）記載の排ガ
ス中の微粒子除去装置。

【００１３】

【作用】排ガス流路に、排ガス流入部と浄化ガス流出部
とを有する濾過エレメントを配置し、前記濾過エレメン
トに排ガス流入部に連通する微粒子ホッパを設け、該微
粒子ホッパと前記濾過エレメントの浄化ガス流出部とを
バイパス配管で連結し、該バイパス配管と前記微粒子ホ
ッパとの連結部に粒子分離器を設け、かつ前記濾過エレ
メントの粒子捕捉面に圧縮流体を噴射する噴射装置を設
けたことにより、前記濾過エレメントの濾過部材表面に
相当量の微粒子が堆積して、例えば圧力損失が増大した
場合に、前記微粒子ホッパと前記濾過エレメントの浄化
ガス流出部とを連結するバイパス流路を開き、前記圧縮
流体噴射装置から前記濾過エレメントの粒子捕捉面に向
かって、例えば空気、窒素等の圧縮流体を噴射すること
により、濾過エレメントの粒子捕捉面から前記微粒子ホ
ッパおよびバイパス配管を経て濾過エレメントの浄化ガ
ス流出部へ流れるガス流が生じるとともに、前記圧縮流
体によって濾過エレメント表面から払い落とされた捕捉
微粒子の大部分が前記ガス流に伴って微粒子ホッパに流
入して集積し、一部の微粒子は微粒子ホッパと前記バイ
パス配管との連結部に設けられた粒子分離器によって捕
捉される。このようにして濾過エレメントの粒子捕捉面
に堆積した微粒子を払い落とした後は、前記圧縮流体を
停止し、前記バイパス配管を閉じ、通常の排ガス処理が
行われる。

【００１４】本発明において、濾過エレメントの濾過部
材は、排ガス中の微粒子をその表面で捕捉するものであ
ることが好ましい。また、前記濾過エレメントの濾過部
材で一端捕集された微粒子は凝集して実質的に粗大化す
るので、前記微粒子ホッパとバイパス配管との連結部に
設けられた粒子分離器はサイクロン等の慣性分離器また
は沈降分離器であってもよい。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を実施例によってさらに詳細に
説明する。図１〜図５は、本発明の一実施例を示す排ガ
ス中の微粒子除去装置の説明図であり、図１は、全体の
系統を示す図、図２は、図１のII−II線矢示方向断面
図、図３は、図１の濾過エレメントの詳細説明図、図４
は、図１のIV−IV線矢示方向断面図、および図５は、図
２におけるヘッダ４のＶ−Ｖ線断面図である。

【００１６】図１および図２において、この微粒子除去
装置は、ディーゼル機関３８の排気流路に設けらてお
り、ケーシング１と、該ケーシング１内に設けられた濾
過エレメント２と、該濾過エレメント２の入口空間６お
よび出口空間７と、前記濾過エレメント２の下部に設け
られたホッパ３および上部に設けられたヘッダ収納部８
と、該ヘッダ収納部８内に配置された、ノズル孔１９を
有するヘッダ４と、該ヘッダ４に接続された、煤吹弁１
３を有する煤吹配管１０と、前記ホッパ３と前記濾過エ
レメント２の出口空間部７の後流ダクトとを連結するバ
イパスダクト１１と、該バイパスダクト１１と前記ホッ
パ３との連結部に配置されたバイパス濾過エレメント５
とから主として構成されている。９はホッパ３の空間、
１２は濾過エレメント２の出口空間７の後流ダクトに設
けられた浄化ガス出口弁、１４はバイパスダクト１１に
設けられたバイパス弁、１５はホッパ３の底部配管に設
けられた微粒子排出弁である。なお、図２において、ヘ
ッダ４は濾過エレメント２の濾過部材の積層方向に沿っ
て配置されている。

【００１７】図３および図４において、本装置の濾過エ
レメント２は、入口室間隔部材２１ａ、２１ｂと出口室
間隔部材２２とをそれぞれ交互に介して多数積層した濾
過部材２０で構成されており、前記入口室間隔部材２１
ａ、２１ｂと、これを介して隣接する二つの濾過部材２
０とで、排ガス入口部２５およびホッパ入口部２７を有
する入口室２３が形成されている。一方、出口室間隔部
材２２とこれを介して隣接する二つの濾過部材２０と
で、浄化ガス出口部２６を有する出口室２４が形成され
ている。なお、前記排ガス入口部２５と浄化ガス出口部
２６は互いに反対方向に開口している。

【００１８】また、図５において、前記ヘッダ４には濾
過エレメント２の排ガス入口室２３に対応する位置にノ
ズル孔１９が設けられている。このような構成におい
て、ディーゼル機関３８から流出した、微粒子を含んだ
排ガス１６は、通常、ケーシング１の入口空間６を経て
濾過エレメント２に流入し、該濾過エレメント２の入口
室２３から濾過部材２０を通過し、該濾過部材２０で微
粒子が除去された後、出口室２４に至り、出口空間７お
よび浄化ガス出口弁１２を経て浄化ガス１７として系外
に排出される。このような通常の排ガス処理時には、浄
化ガス出口弁１２は開放されており、煤吹弁１３、バイ
パス弁１４および微粒子排出弁１５は閉鎖されている。
このようにして排ガス中の微粒子を連続して分離、回収
する間に、濾過部材２０への堆積微粒子が増加して、例
えば濾過エレメントの差圧が増加した場合は、煤吹弁１
３を開き、ヘッダ４のノズル孔１９を介して、例えば空
気、水蒸気、不活性ガス等の煤吹流体２８を前記濾過エ
レメント２の入口室２３側表面に噴射すると共に、バイ
パス弁１４を開くことにより、前記濾過部材２０に付着
した捕捉粒子が、その壁面から払い落とされ、バイパス
ダクト１１に向かうガス流に沿って流動し、ホッパ３に
集積する。また一部の微粒子は、ホッパ３の出口部に設
けられたバイパス濾過エレメント５で分離され、同様に
ホッパ３の底部に集積粒子１８として集積する。集積粒
子１８は、適宜微粒子排出弁１５を開いて抜き出され
る。なお、微粒子の払い落とし時は、前記浄化ガス出口
弁１２を閉じておくことが好ましい。このようにして濾
過エレメント２の濾過部材２０の粒子捕捉面に堆積した
微粒子が払い落とされた後は、前記浄化ガス出口弁１２
が開かれ、煤吹弁１３およびバイパス弁１４が閉じられ
て通常の微粒子分離操作が行われる。

【００１９】本発明によれば、排ガス流路に濾過エレメ
ントを配置し、該濾過エレメントの排ガス流入部に連通
する微粒子ホッパを設け、該微粒子ホッパと前記濾過エ
レメントの浄化ガス流出部とをバイパス配管で連結し、
該バイパス配管と前記微粒子ホッパとの連結部に粒子分
離器を設け、かつ前記濾過エレメントの微粒子捕捉面に
圧縮流体を噴射する噴射装置を設けたことにより、捕捉
微粒子の払い落とし工程時であってもバイパス配管と微
粒子ホッパとの連結部に設けられた粒子分離器で微粒子
を除去することができるので、圧力損失の大幅な上昇を
招くことなく、排ガス中の微粒子を連続的に捕集、分離
することができる。

【００２０】本実施例によれば、バイパスダクト１４の
入口に設ける粒子分離手段として濾過エレメント５を用
いたことにより、粒子の分離を確実に行なうことができ
るので、装置の信頼性が向上する。バイパス濾過エレメ
ント５は、前記濾過エレメント２の濾過部材２０で捕集
されて凝集し、粗大化した粒子を分離するため、比較的
粗いものであってもよい。

【００２１】本実施例において、ヘッダ４に設けられた
ノズル孔１９は、濾過エレメント２内の入口室２３に合
致する位置、すなわち前記ノズル孔１９から噴出される
煤吹流体２８が濾過部材２０の粒子捕捉面にほぼ平行に
当たるように配置される。本実施例において、ノズル４
の、一の入口室２３に対応するノズル孔を複数とするこ
ともできる。図６は、ノズル４の同一円周上に複数のノ
ズル孔１９ａ〜１９ｃを設けたものである。このような
構成とすることによって煤吹流体を幅広く噴出してより
広範囲の微粒子を払い落とすことができる。また、ヘッ
ダ４の一端をケーシング１の外側まで延ばし、該ヘッダ
４を、図７中矢印Ａ方向に回転可能とすることにより、
煤吹流体の噴出範囲、すなわち微粒子の払い落とし領域
を広くすることもできる。

【００２２】本実施例において、ヘッダ４に設けられた
ノズル孔１９は少なくとも１個以上あればよく、この場
合、前記ヘッダ４を図７中矢印Ｂ方向に移動することに
よって各入口室２３毎に順次煤吹流体を噴出して堆積微
粒子を払い落とすことができる。このようにしてヘッダ
４のノズル孔１９の数を減少することにより、一時的に
使用する煤吹流体の使用量を節約することができる。

【００２３】本実施例は、平板状濾過エレメントを用い
たものであるが、例えば図１２のような、いわゆるシェ
ルアンドチューブ型の濾過エレメントを使用することも
でき、この場合でも本実施例と同様の効果が得られる。
図８は、本発明の他の実施例である排ガス中の微粒子除
去装置を示す系統図である。この装置が図１の実施例と
異なるところは、濾過エレメント２の出口空間７の後流
ダクトの浄化ガス出口弁１２の上流側に、ブロワ３１に
連結され、逆送風弁３３を有する逆送風配管３２を連結
するとともに、入口空間６よりも上流の入口ダクトに排
ガス入口弁２９ａを設け、その前流側を分岐して排ガス
入口弁２９ｂを有し、例えば他の微粒子除去装置に連結
された入口部バイパスダクト３０を設けた点である。

【００２４】このような構成において、煤吹き工程時に
はブロワ３１から逆送風配管３２を経て前記濾過エレメ
ント２に空気、不活性ガス、燃焼ガス等の逆送風気体３
４が導入される。この時、浄化ガス出口弁１２を閉じ、
バイパス弁１４を開いておく。また、排ガス入口弁２９
ａを閉じ、２９ｂを開いておくと良い。逆送風気体３４
は濾過エレメント２の出口空間７を経て出口室２４から
濾過部材２０、入口室２３を経て濾過部材２０に堆積し
た微粒子を払い落とし、該堆積微粒子を伴って微粒子ホ
ッパ３の空間９に至り、ここで前記払い落とされた微粒
子の大部分が集積する。次いでガス流は、バイパス濾過
エレメント５において同伴する一部の微粒子が除去され
た後、バイパスダクト１１を経て前記出口空間７の後流
ダクトの浄化ガス出口弁１２の後流に流入し、浄化ガス
１７として系外に排出される。

【００２５】本実施例によれば、濾過エレメント２を逆
洗浄することができるので、濾過部材２０の内部に堆積
した微粒子の一部をも除去できる。また図９は、本発明
の別の実施例を示す系統図である。この装置が前記図１
の装置と異なるところは、図示省略したディーゼル機関
３８の排ガスダクトを排ガス連通ダクト３７で分岐し、
該分岐ダクトにそれぞれ〔ａ〕、〔ｂ〕の微粒子除去装
置を並列に配置するとともに、両装置の浄化ガスダクト
を浄化ガス連通ダクト３５によって連結したものであ
る。

【００２６】本実施例によれば、２組のうち、通常の処
理状態である、例えば〔ａ〕の微粒子除去装置の浄化ガ
スダクトから排出される浄化ガスの一部を浄化ガス連通
ダクト３５を経て、例えば煤吹き工程中の〔ｂ〕の微粒
子除去装置内の出口空間７ｂに供給することができるの
で、装置毎に必要であったブロワ等の付帯設備を省略す
ることができる。また本実施例によれば、逆送風気体３
４として、微粒子除去後の浄化ガス１７を用いることが
できるので、複数の微粒子除去装置を用いたプラントに
利用することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、微粒子の濾過部から微
粒子ホッパへ至るガス流れを誘起して濾過部材表面から
払い落とした微粒子を微粒子ホッパ内に集積することが
できるので効率の良い濾過エレメント再生が可能とな
る。また、濾過部材表面への煤吹き流体の噴射を、排ガ
スを止めることなく行なうことができるので、安定した
連続運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す系統図。

【図２】図１のII−II線矢示方向断面図。

【図３】濾過エレメントの部分分解説明図。

【図４】図１のVI−VI線矢示方向断面図。

【図５】図２のＶ−Ｖ線矢示方向におけるヘッダの断面
図。

【図６】本発明の他の実施例におけるヘッダの断面図。

【図７】本発明の他の実施例を示す断面図。

【図８】本発明の他の実施例を示す系統図。

【図９】本発明の他の実施例を示す系統図。

【図１０】従来の微粒子除去装置を示す説明図。

【図１１】従来の微粒子除去装置を示す説明図。

【図１２】従来の微粒子除去装置を示す説明図。

【符号の説明】

１…ケーシング、２…濾過エレメント、３…ホッパ、４
…ヘッダ、５…バイパス濾過エレメント、６…入口空
間、７…出口空間、８…ヘッダ収容部、９…ホッパ空
間、１０…煤吹配管、１１…バイパスダクト、１２…浄
化ガス出口弁、１３…煤吹弁、１４…バイパス弁、１５
…微粒子排出弁、１６…排ガス、１７…浄化ガス、１８
…集積微粒子、１９…ノズル孔、２０…濾過部材、２１
…入口間隔部材、２２…出口間隔部材、２３…入口室、
２４…出口室、２５…排ガス入口部、２６…排ガス出口
部、２７…ホッパ入口、２８…煤吹流体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬井 直幸 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排ガス流路に、排ガス流入部と浄化ガス
   流出部とを有する濾過エレメントを配置して前記排ガス
   中の微粒子を分離する微粒子除去装置において、前記濾
   過エレメントに排ガス流入部に連通する微粒子ホッパを
   設け、該微粒子ホッパと前記濾過エレメントの浄化ガス
   流出部とをバイパス配管で連結し、該バイパス配管と前
   記微粒子ホッパとの連結部に粒子分離器を設け、かつ前
   記濾過エレメントの粒子捕捉面に圧縮流体を噴射する噴
   射装置を設けたことを特徴とする排ガス中の微粒子除去
   装置。
2. 【請求項２】 前記濾過エレメントが、排ガス入口間隔
   部材と浄化ガス出口間隔部材とを交互に介して多数積層
   された濾過部材からなることを特徴とする請求項１記載
   の排ガス中の微粒子除去装置。