JPH09323013A - 高温ガス用除塵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フィルタ管３と、ガス導入管１０及びホッパ空
間７を有する容器２と、フィルタ再生手段を有する高温
ガス用除塵装置１において、フィルタ管３内での付着塵
の成長を抑止する。 【解決手段】フィルタ管３の入口に流れ制御手段として
バタフライ弁を設け、予め定められた時間間隔で該弁を
閉とすることにより、フィルタ管３の下部に付着堆積し
た塵層を高速の上向き流れによって削り落とす。

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、石炭直接燃焼装置などの燃焼プロ
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
込まれた流れ制御手段を有する高温ガス用除塵装置に関
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】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、容易にホッパへと落下し
ない傾向がある。

【０００４】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。

【０００５】その結果、除塵装置には次のような問題が
発生する。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、つい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。

【０００６】このような塵によるブリッジングや厚い塵
の堆積層等の厚い塵層が形成されると、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、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。

【０００７】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。

【０００８】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、又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とき、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。

【０００９】また、プラントの負荷変動時に可燃性ガス
や煤等の未燃焼成分が燃焼ガス中に多量に排出されてセ
ラミックスフィルタに飛来し、次いで発火して異常燃焼
する。例えば、加圧流動床ボイラの燃焼ガスを除塵する
場合は、低負荷時のボイラの運転操作によっては系中の
酸素濃度が高いにもかかわらず大量の未燃焼成分が発生
し、塵中に多量の煤（時には３０％にも達する）が含ま
れるとともに１００００ｐｐｍを超える一酸化炭素を含
む可燃性ガスが発生することがある。

【００１０】加圧流動床ボイラでは、一般にサイクロン
により粗除塵された燃焼ガスをセラミックスフィルタを
内蔵する除塵装置で除塵する方法が採用されているが、
サイクロンは含塵ガス中の塵濃度が急増するような過渡
的状態において塵がオーバーフローし、充分な除塵機能
を発揮しない。

【００１１】この場合、サイクロンを素通りした大量の
未燃焼成分を含む含塵ガスが除塵装置のセラミックスフ
ィルタに到達する。このときの含塵ガス中の塵濃度が定
常時の塵濃度の５〜１０倍となるため、濾過差圧の増加
勾配も定常時の５〜１０倍になる。

【００１２】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除塵装置（以下チューブ型除塵
装置という）が特公昭６３−４０５６７、特公平２−２
２６８９、特公平３−２４２５１、特公平３−６１０７
６等に開示されている。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。

【００１３】チューブ型除塵装置では含塵ガス主流の方
向が重力の方向と一致していることと下向流による塵層
の削り落とし効果のため、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、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。

【００１４】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側の温度を過度に上
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。

【００１５】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
負荷上げ時に脱落して、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塵のブリッジングが発生
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。落下中のケーキ状や薄片状の塵はフィルタ
管の中で浮遊を始め、さらにブリッジングやフィルタ管
内壁に厚い堆積層を形成して、おき燃焼することが判明
した。

【００１６】特開平６−４７２２６の方法を用いてフィ
ルタ管の下端部での流速を５ｍ／ｓ以上とすることはで
きるが、ガスを循環させるために大きなエネルギが消費
され実用的ではない。

【００１７】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れ
ば堆積塵層そのものは容易に除去できるが、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
せ濾過差圧が不安定化する。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管
内部浸透を促進する要因となる。

【００１８】また、この方法ではノズルを噴出した低温
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ある。

【００１９】フィルタ管内に高圧ガスを噴射する場合、
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っているた
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。

【００２０】

【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、加圧流動床ボイラなどの
高温の加圧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、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ことにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、セラミックス
フィルタと、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と、セラミックフィ
ルタを再生する手段とを有する除塵装置であって、フィ
ルタ内含塵ガスの流れ制御手段を設けたことを特徴とす
る高温ガス用除塵装置である。

【００２２】本発明の最も望ましい態様は、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、容器の
内部に上下を水平な管板で仕切られた除塵室を有し、略
鉛直に配設された複数の各フィルタ管の望ましくはその
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向きに流れるように構成され、フ
ィルタ管内含塵ガスの流動方向変化又はフィルタ管内含
塵ガスの吸い出しをさせうる流れ制御手段を設け、該手
段を随時又はあらかじめ定めれられた指標に基づいて作
動させることを特徴とする上記高温ガス用除塵装置であ
る。

【００２３】前記した最も望ましい態様を例にとって本
発明を説明するが、本発明の技術思想は、セラミックフ
ィルタが管型でも、板状のフィルタを使用するクロスフ
ロー型除塵装置でも、管型であってかつ片端が閉じたセ
ラミックスフィルタ管を使用するいわゆるキャンドル型
除塵装置でも応用しうるものである。

【００２４】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を下流
から上流に向けて吹き込むことによりフィルタ管壁内に
逆流を発生させて付着塵を払い落とすものである。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。本発明は、再生方法によってその
本質が変わるものではない。

【００２５】フィルタ管内含塵ガスの流れ制御手段と
は、フィルタ管内含塵ガスの流動方向変化又はフィルタ
管内含塵ガスの吸い出しをさせうる流れ制御手段であ
り、前述したような空気、水蒸気等の高圧ガスを直接フ
ィルタ管内に吹き込むことなく、フィルタ管内のガス流
の方向、流速を変化させる手段をいう。

【００２６】本発明の好ましい高温ガス除塵装置では、
少なくともフィルタ管入口部にバタフライ弁、ボール
弁、板型スライド弁等の機械式弁機構による流れ制御手
段が設けられ、通常は含塵ガスを流入させるため全開と
し、あらかじめ定められた指標に基づいて例えば３０分
間隔で１０秒間全閉とすることにより含塵ガスがホッパ
から流入するよう構成されている。該機械式弁機構は、
流量を任意に調節できる機構を有するものだけでなく、
単にガス流れを開閉するだけの機能を有するものも含
む。

【００２７】該流れ制御手段を閉じる操作はフィルタ管
１本ずつであってもよいが、同時に複数本まとめたグル
ープで行えば、全フィルタ管本数に対する該流れ制御手
段が閉止されていないフィルタ管の本数の比に反比例し
て下降流速が増大する。

【００２８】通常時のフィルタ管入口ガス流速が１２ｍ
／ｓで、ホッパからのガスの抜き出しがない上中下３段
構成のチューブ型除塵装置を例にとって説明する。流れ
制御手段を閉じる操作を同時に全体の５０％のフィルタ
管について実施すると、流れ制御手段が開となっている
フィルタ管ではガス流速が上端部２４ｍ／ｓ、下端部１
２ｍ／ｓ、流れ制御手段が閉となっているフィルタ管で
はガス流速が下端部１２ｍ／ｓ、上端部０ｍ／ｓとな
る。この状態で１分間維持し、次に流れ制御手段が開と
なっていたフィルタ管グループについて閉操作を同じ時
間行う。

【００２９】このようにすると、通常時６ｍ／ｓ以下で
ある中段フィルタ管中央部から下の部分が１８〜２４ｍ
／ｓの流速に曝され、固着堆積していた塵層は短時間で
削り落とされる。

【００３０】本発明者らの加圧流動床ボイラの燃焼ガス
の除塵装置における経験によると、フィルタ管内流速は
９ｍ／ｓ以上あれば短時間で固着塵層を削り落とす効果
がある。これ以下の流速でも７ｍ／ｓまでは時間をかけ
れば削り落とし効果が期待できる。しかし、含塵ガスを
上向きに流せばフィルタ管内に堆積していた塵と外部か
ら流入する塵を全てフィルタ管上部で捕捉することにな
り塵中の未燃分の発火燃焼をもたらす危険性が生ずるの
で、フィルタ管入口部に設けた流れ制御手段を閉とする
時間はできる限り短時間、好ましくは５分間以内、より
好ましくは３分間以内がよい。３分間以内であれば、燃
焼が広範囲に伝播することはない。

【００３１】本発明の好ましい高温ガス除塵装置では、
少なくともフィルタ管出口部に高圧ガスを下向きに噴射
することによりフィルタ管内に強い随伴下降流を生ぜし
めるエジェクタ機構による流れ制御手段が設けられ、あ
らかじめ定められた指標に基づいて例えば１０分間隔で
１秒間高圧ガスを噴射するよう構成されている。

【００３２】該流れ制御手段の作動操作は同時に複数本
まとめたグループ毎に実施してよいが、好ましくは少数
本のグループ毎、より好ましくはフィルタ管１本ずつで
行えば、例えば、常温の高圧空気を噴射してもホッパ内
温度を低下させることがないため他のフィルタ管に問題
となるような熱衝撃を与えることがない。

【００３３】本発明の好ましい高温ガス用除塵装置で
は、セラミックスフィルタを再生する手段が逆洗で、該
流れ制御手段の作動が逆洗操作の前後に行われる。

【００３４】流れ制御手段が機械式弁機構である場合、
弁が閉の状態にあるフィルタ管においては、含塵ガスが
該フィルタ管下部から高流速で上向きに流れ、フィルタ
管上部の濾過層を形成している緻密な塵層の上に、下部
で削り落とされた比較的粗な塵片がケーキ状に堆積す
る。

【００３５】このような状態が形成された後、該弁を開
とし、直ちに逆洗を行えばケーキ状の塵塊はフィルタ管
内壁から剥離し下降流と重力によってホッパに直接落下
する。

【００３６】流れ制御手段がフィルタ管出口に設けられ
たエジェクタ機構によるものである場合は、好ましくは
逆洗の前後に作動操作がなされる。より好ましくは逆洗
と同時に作動操作がなされる。

【００３７】本発明の好ましい高温ガス用除塵装置で
は、フィルタ管入口部及び出口部に機械式弁機構が設け
られ、フィルタ管の異常が検知されたとき該流れ制御手
段により含塵ガスのフィルタ管出口部からの流入が制限
又は遮断される。

【００３８】フィルタ管の異常を検知する方法として、
当該フィルタ管が破損した場合、当該フィルタ管を通過
するガスの流動抵抗が減少するため、このフィルタ管に
流れるガス量が急上昇し、当該フィルタ管入口部（上端
部近傍）及び出口部（下端部近傍）における静圧が減少
することを利用することが好ましい。

【００３９】すなわち、フィルタ管入口部又は出口部に
設けた静圧センサによって破損フィルタ管が同定されれ
ば、直ちに入口部及び出口部に設けた流れ制御手段を全
閉する。

【００４０】流れ制御手段の応答性を充分高めておけ
ば、１本のフィルタ管が破損しても他に損害を与えるこ
となく運転を継続できる。

【００４１】フィルタ管の異常検知は他のフィルタ管と
の静圧差で判断させるようにしてもよいが、より好まし
くは当該フィルタ管の静圧の減少速度で判断させる。

【００４２】本発明の他の好ましい高温ガス用除塵装置
では、含塵ガスが加圧流動床ボイラの燃焼ガスである。
すなわち、石炭を利用する高効率でクリーン（排出され
るＳＯ_x やＮＯ_x が僅かである。）な今後のエネルギ技
術である加圧流動床ボイラが組込まれた発電プラントに
特に好適である。この種の発電プラントでは、ボイラの
蒸気による蒸気タービンと燃焼ガスにより駆動されるガ
スタービンを併用することで高い発電効率が得られるよ
うになっており、除塵装置は加圧された状態にある燃焼
ガスをガスタービンの駆動に供するときに有害な（ガス
タービンの羽をを摩耗して寿命を短める。）燃焼ガス中
の塵を除くために使用される。

【００４３】本発明の高温ガス用除塵装置は、例えば加
圧流動床ボイラの負荷を増減するときなど、多量の未燃
焼成分を含む高温含塵ガスが一時的に発生する場合の除
塵に好ましく適用でき、未燃焼成分を含む塵がセラミッ
クスフィルタの表面に多量に堆積するのを防ぐことによ
って、堆積した塵中の未燃焼成分がたとえ発火燃焼して
も発熱量を小さく抑えることにより内蔵するセラミック
スフィルタの致命的な熱損傷を避けられる。

【００４４】

【実施例】以下、本発明の高温ガス用除塵装置を実施例
によって具体的に説明するが、本発明はこれらによって
限定されない。

【００４５】図１は、本発明の第１実施例を示す高温ガ
ス用除塵装置の縦断面図である。図２は図１のＸ−Ｘ矢
視図、図３は図１のＡ部の拡大図、図４は図１のＢ部拡
大図である。図１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、５ｂ、５
ｃ、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、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、８は弁体８ａ、軸８ｂからなるフィルタ管入口
（上端部）及び出口（下端部）に設けたバタフライ弁、
９ａ、９ｂ、９ｃは第１段、第２段、第３段の清浄室、
１０はガス導入口である。

【００４６】なお、フィルタ管の管板による保持は、フ
ィルタ管の上下端（連結部）によることが望ましい。圧
力容器２の内側には断熱材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。

【００４７】また、１１ａ、１１ｂ、１１ｃは夫々第１
段、第２段、第３段の清浄室に逆洗ガスを吹き込むエジ
ェクタのディフューザを兼ねた清浄ガス出口管、１２は
清浄ガス出口１２ａを有する清浄ガス出口集合管、１４
ａ、１４ｂ、１４ｃは夫々の清浄ガス出口管に逆洗用の
圧縮空気を噴出するエジェクタノズル、１１１は相対的
に温度の低い逆洗による逆流ガスの温度を昇温させるハ
ニカム状又は多層金網状の再生器である。

【００４８】図３は、図１のフィルタ管入口又は出口部
を拡大した断面図であり、バタフライ弁８の軸部は各フ
ィルタ管の入口ポート、出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からなってい
る。軸受けカバー１３ａ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。

【００４９】図４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。２５は各フィルタ管入口に設けら
れたガスの静圧計測口であって圧力検出器に接続されて
いる。図３の場合、静圧計測口を管板に設けているが、
弁軸を利用して行ってもよい。

【００５０】図１、図２、図３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）。バタフライ弁は上下とも図
２に示されるようなＩ〜Ｖまでの５系列からなり、同一
系列のバタフライ弁は同時に開閉操作がなされる（上下
同時という意味ではない）。本実施例においては、上下
とも、Ｉ系列に２枚、IIに３枚、III 系列に４枚、IV系
列に３枚、Ｖ系列に２枚のバタフライ弁がある。

【００５１】チューブ型除塵装置においては、フィルタ
管内の下降流は下に行くほど小さくなり、ホッパからの
ガスの抜き出しが行われていない図１の場合、各フィル
タ管下端部では下降流は０となる。先に述べたように、
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
塵が飛来し、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。

【００５２】一般にチューブ型除塵装置においては、フ
ィルタ管入口においては１０〜１５ｍ／ｓの流速が選ば
れることが多いが、このような設計においては第２段の
フィルタ管内で５ｍ／ｓに達し、この部分から下のフィ
ルタ管内において塵による閉塞の危険性が高い。

【００５３】本発明によれば、例えば３０分間に１度フ
ィルタ管入口部のＩ〜III 系列のバタフライ弁を１０秒
間遮断する。このようにすると、IV、Ｖ系列のフィルタ
管の下端部の流速は、通常濾過運転時のフィルタ管入口
流速が１０ｍ／ｓであれば、１０ｍ／ｓ×９÷５＝１８
ｍ／ｓとなり、ガス流によってフィルタ管内に付着堆積
している塵層は容易に削り落とされる。

【００５４】次に、III 〜Ｖ系列のバタフライ弁を１０
秒間遮断し、その後さらにＩ、II、IV、Ｖ系列のバタフ
ライ弁を１０秒間遮断する。前者の場合には、Ｉ、II系
列のフィルタ管下端部流速は１８ｍ／ｓとなり、後者の
場合にはIII 系列のフィルタ管下端部の流速は、１０ｍ
／ｓ×１０÷４＝２５ｍ／ｓとなる。バタフライ弁を遮
断する頻度及び遮断時間は塵の性状によって変わる。

【００５５】本実施例の構成において、例えばIII 系列
のフィルタ管に破損が発生すれば、破損の発生したフィ
ルタ管にガスが集中して流れ始めるため、そのフィルタ
管入口部の静圧が低下する。この静圧低下を静圧計測口
で捕捉して、直ちに上下のIII 系列のバタフライ弁を遮
断する。

【００５６】破損発生後、当該フィルタ管入口の静圧低
下が検知されバタフライ弁が閉となるまでの短時間の間
（１０秒以内）、フィルタ管が破損により破片や塵が清
浄室内に飛散するが、清浄室出口に充分目の細かい再生
器１１１があるため、これらは再生器で捕捉されて下流
の機器、例えばガスタービン等に損傷を与えることはな
い。したがって、例えば加圧流動床ボイラの場合、ガス
タービンになんらの損傷を与えることなく、特に負荷を
下げずに運転を続行できる。勿論、濾過面積に大略逆比
例してフィルタ差圧は増大する。

【００５７】この場合、好ましくはインコネル、耐熱ス
テンレス鋼等の耐熱耐食性金属からなる網又は穴明き鋼
板で各々のフィルタ管の外側を覆っておく。このように
すれば、フィルタ管破損に伴い大きな破片が飛散して他
のフィルタ管を損傷させることはない。金網の網目又は
穴明き鋼板の目開きは２０ｍｍ以下、好ましくは１０ｍ
ｍ以下である。フィルタ管破損時の近接フィルタ管保護
が目的であるため、１ｍｍ以下にする必要はない。

【００５８】図５は本発明の第２実施例を示す高温ガス
用除塵装置のフィルタ管入口に設けた他の機械式弁機構
による流れ制御手段で、図５は実施例１の図３に相当す
る拡大図であって、図６は図５のＹ−Ｙ断面図、８１は
ガス通路と同一径の穴８１ｈを有する丸棒からなる回転
弁である。第１実施例と比較して、通常濾過運転時にフ
ィルタ管に入るガス流をバタフライ弁のように弁体の厚
さによって遮ることがないので、弁体に塵が堆積すると
いう２次的な問題発生の可能性がないという特徴があ
る。本実施例では弁体を丸棒で構成したが、いわゆるボ
ール弁であっても同様の効果が得られる。本構成の機械
式弁機構はフィルタ管出口にも適用できる。

【００５９】第１実施例及び第２実施例はいずれも機械
式弁機構を流れ制御手段に用いているが、仕切弁、ニー
ドル弁等機械式弁機構であればどのようなものでも採用
できる。

【００６０】図７は本発明の高温ガス用除塵装置の第３
実施例を示す縦断面図であって、図８は図７のＣ部拡大
図である。図７及び図８において、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
下向きに噴口３０ａ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
の噴射を制御する弁である。噴口３０ａは円形ノズルで
あってもスリット状であってもよい。また、高圧ガスの
噴射は各々のフィルタ管毎に独立、又はグループ分けし
てグループ毎、もしくは全部、について実施する。フィ
ルタ管毎又は少数のグループ毎に実施する場合には温度
の低い高圧ガスを噴射してもホッパ内のガス温度の低下
度合いが少ないため、他のフィルタ管に熱衝撃による損
傷を与えることがない。

【００６１】図７の高温ガス用除塵装置において、濾過
運転時例えば２時間に１度、弁３３を１秒間開弁する。
高圧ガスの斜め下向き噴射により、当該フィルタ管内に
強い随伴下降流が生じ（エジェクタ効果）、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。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、噴口３
０ａから超音速で高圧ガスが噴出し、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
力に対して負圧となりフィルタ管下端部での下降流が瞬
時に５０ｍ／ｓ以上になる。生じた負圧の程度によって
はフィルタ管の外側から内側への逆流、すなわち逆洗さ
えも同時に行われる。

【００６２】下降流がこのように高流速になると、フィ
ルタ管３の下部に生じている堆積塵を１秒以内で除去で
きる。

【００６３】また、図９のように塵によるブリッジ５０
がフィルタ管内に形成されている場合には、高圧ガスの
圧力がプロセスガスの圧力に比してあまり大きくなくて
も、噴口３０ａから噴出したガス流によってブリッジ５
０の下部から噴口３０ａ上部までのガス流路空間Ｓの圧
力Ｐｂがブリッジ５０上部空間圧力Ｐａや清浄室圧力Ｐ
ｃより容易に低くなる。このため、ブリッジ５０には上
部と外周部から強い力が作用する。ブリッジ５０に対し
外周から加わる力はブリッジ５０を圧縮しフィルタ管内
壁からの剥離を容易にさせる。この結果、ブリッジ５０
は下方に押されホッパに落下する。効果を確実にするた
めには高圧ガスの圧力はプロセスガスの１．２倍以上の
圧力であることが望ましい。

【００６４】流れ制御手段の作動を逆洗と組み合わせて
作動させることも、強固な付着堆積塵の成長を妨げるの
に有効である。

【００６５】すなわち、フィルタ管入口に設けた機械式
弁機構の作動を行った後、逆洗を実施すれば、前記弁機
構が一旦閉となり次に開となることによりフィルタ管下
部に落下再付着した凝集力の弱くなった塵片を除去で
き、強固な付着堆積塵の成長を妨げうる。

【００６６】流れ制御手段がフィルタ管出口に形成され
たエジェクタ機構によるものである場合は、逆洗と時間
的に重複させて作動させればフィルタ管内外圧力差が単
独に逆洗する場合に比してより大きくなり、逆洗の効果
が増大する。

【００６７】

【発明の効果】本発明による高温ガス用除塵装置を、加
圧流動床ボイラによる発電プラント、石炭直接燃焼装置
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、粘着性の大きい塵
が除塵装置に導入されても、セラミックスフィルタの濾
過面に塵が強固に付着堆積する現象を抑制でき、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の第１実施例の縦
断面図。

【図２】図１のＸ−Ｘ矢視図。

【図３】図１のＡ部拡大図。

【図４】図２のＢ部拡大図。

【図５】本発明の第２実施例の高温ガス用除塵装置のフ
ィルタ管入口に設けた他の機械式弁機構による流れ制御
手段の部分拡大図。

【図６】図５のＹ−Ｙ断面図。

【図７】本発明の高温ガス用除塵装置の第３実施例の縦
断面図。

【図８】図７のＣ部拡大図。

【図９】フィルタ管内に塵によるブリッジングが発生し
ている場合の説明図。

【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：バタフライ弁の弁体 ８ｂ：バタフライ弁の軸 ９ａ、９ｂ、９ｃ：除塵室 １０：ガス導入口 １１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ：清浄ガス出口管 １２：清浄ガス出口集合管 １２ａ：清浄ガス出口 １３：軸受 １３ａ：軸受けカバー １３ｂ：軸受台 １４ａ、１４ｂ、１４ｃ：エジェクタノズル １５：ラビリンス １６：ラビリンス １７：Ｏリング １９：アクチュエータ ２５：静圧計測口 ３０：高圧ガス噴射ノズル ３０ａ：高圧ガス噴口 ３１：高圧ガスヘッダ ３２：高圧ガス導管 ３３：高圧ガス制御弁 ４０：高圧ガス ５０：ブリッジを形成した塵 ８１：丸棒弁 ８１ｈ：弁穴 １１１：再生器 Ｐａ：ブリッジ５０上部空間圧力 Ｐｂ：ブリッジ５０の下部から噴口３０ａ上部までのガ
ス流路空間Ｓの圧力 Ｐｃ：清浄室圧力

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミックスフィルタと、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
   る容器と、セラミックフィルタを再生する手段とを有す
   る除塵装置であって、フィルタ内含塵ガスの流れ制御手
   段を設けたことを特徴とする高温ガス用除塵装置。
2. 【請求項２】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、容器の内部に上下を水平な管板で仕切
   られた除塵室を有し、略鉛直に配設された複数の各フィ
   ルタ管は管板に保持され、含塵ガスが各フィルタ管の内
   側を下向きに流れるように構成されてなることを特徴と
   する請求項１の高温ガス用除塵装置。
3. 【請求項３】流れ制御手段を随時又はあらかじめ定めら
   れた指標に基づいて作動させることを特徴とする請求項
   １又は２の高温ガス用除塵装置。
4. 【請求項４】流れ制御手段が機械式弁機構によるもので
   あって、該機械式弁機構がフィルタ入口部に設けられ、
   通常濾過運転時には概ね全開とされ、閉操作が１個又は
   複数個のフィルタについて随時又はあらかじめ定めれら
   れた指標に基づいて行われることを特徴とする請求項１
   又は２の高温ガス用除塵装置。
5. 【請求項５】流れ制御手段が第２の流体噴射により作動
   されるエジェクタ機構によるものであって、該エジェク
   タ機構がフィルタ出口部に設けられ、随時又はあらかじ
   め定めれられた指標に基づいて流体噴射が行われること
   を特徴とする請求項１又は２の高温ガス用除塵装置。
6. 【請求項６】セラミックスフィルタを再生する手段が逆
   洗で、流れ制御手段の作動がフィルタの逆洗操作の前後
   又は逆洗操作と同時期に行われることを特徴とする請求
   項４又は５の高温ガス用除塵装置。
7. 【請求項７】フィルタ出口部にも機械式弁機構が設けら
   れ、フィルタの異常が検知されたとき該流れ制御手段に
   より含塵ガスのフィルタ出口部からの流入を制限又は遮
   断することを特徴とする請求項４の高温ガス用除塵装
   置。
8. 【請求項８】含塵ガスが加圧流動床ボイラの燃焼ガス又
   は石炭ガス化ガスである請求項１〜７のいずれかに記載
   の高温ガス用除塵装置。