JP2009113014A - バグフィルタ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】逆洗時におけるパルスジェットの空気供給源が、煤塵の性状に伴う容量変更をしなくても柔軟に対応して必要な払い落とし性能を確保できるバグフィルタ構造を提供すること。
【解決手段】集塵室内に設置されたろ布構造体に逆洗用のパルスジェットを噴射するバグフィルタの逆洗ノズル３０を備えたバグフィルタ構造において、逆洗ノズル３０を超音速ノズルとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、たとえば発電プラントや産業用燃焼設備の排煙煤塵処理等に用いられる逆洗ノズルを備えたバグフィルタ構造に関する。

従来、石炭焚きや重油焚き等の発電プラント、焼却炉等の産業用燃焼設備においては、燃焼により発生する燃焼排ガス中の排煙煤塵を処理するため、パルスジェット逆洗方式のろ布構造体を備えたバグフィルタが使用されている。このようなバグフィルタに用いられるろ布構造体は、骨格部材の外周をろ布（ろ材）で覆った構成とされ、従来より円形断面や長円形断面を有する筒状のものが使用されている。すなわち、ろ布構造体は、燃焼排ガス中の排煙煤塵を外面ろ過することにより除去するものであり、ろ布の外面側から流入した燃焼排ガスがろ布を通過する際に、ろ布を通過できない排煙煤塵がろ布外表面に残って堆積し、ろ布を通り抜けた燃焼排ガスのみがろ布構造体の内部を通って排出される。

パルスジェット逆洗方式のバグフィルタ構造においては、たとえば図５及び図６に示すように、ろ布構造体１のろ布２に堆積した排煙煤塵を払い落とす逆洗時にパルスジェット（空気流）を発生させる逆洗ノズル３として、音速ノズルが採用されている。この逆洗ノズル３は、パルスジェットを供給する逆洗配管４に単純な円筒形状ノズル（内径ｄａ）を取り付けたもであるから、パルスジェットの流速は、逆洗配管４内の流速から加速されても音速が限界となる。

また、従来のパルスジェット逆洗方式においては、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、逆洗ノズル３から噴射されたパルスジェットがろ布構造体１の内部に導かれる流路には、パルスジェットの流速を増すため、必要に応じてエジェクタ５，５Ａ，５Ｂが設けられている。なお、（ｂ）に示すエジェクタ５は、ろ布構造体１の内部入口部分に設置した例、（ｃ）に示すエジェクタ５Ａは、逆洗ノズル３側に固定してろ布構造体１の外部に設置した例、そして、（ｄ）に示すエジェクタ５Ｂは、ろ布構造体１に固定して外部に設置した例である。

また、ろ布に蓄積した煤塵を容易に払い落とすバグフィルタに関する従来技術として、ろ布の外面に多孔質膜を積層した構成が開示されている。（たとえば、特許文献１参照）
特開２００５−１５２８５０号公報

ところで、上述した従来のろ布構造体においては、煤塵の性状が変わるなどしてろ布表面に堆積する煤塵負荷が大きくなる場合、逆洗時におけるパルスジェットの運動エネルギー増加（流量増加や空気圧増加）やパルスジェット間隔の短縮などにより、煤塵の払い落とし性を向上させることになる。
しかし、バグフィルタを用いる実際のプラント等においては、使用可能なパルスジェットの空気量に制限を受けたり、あるいは、パルスジェットを供給する空気源の能力不足が問題となる場合がある。

このような背景から、逆洗時におけるパルスジェットの空気供給源については、煤塵の性状に伴う容量変更をしなくても柔軟に対応して必要な払い落とし性能を確保できるバグフィルタ構造が望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、逆洗時におけるパルスジェットの空気供給源が、煤塵の性状に伴う容量変更をしなくても柔軟に対応して必要な払い落とし性能を確保できるバグフィルタ構造を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明のバグフィルタ構造は、集塵室内に設置されたろ布構造体に逆洗用のパルスジェットを噴射するバグフィルタの逆洗ノズルを備えたバグフィルタ構造において、前記逆洗ノズルを超音速ノズルとしたことを特徴とするものである。

このようなバグフィルタ構造によれば、逆洗ノズルを超音速ノズルとしたので、同一の空気量に対する運動エネルギを増加させることができる。すなわち、逆洗時のパルスジェットが超音速ノズルから噴射されるので、同じ空気量でも大きな運動エネルギにより煤塵を払い落とすことができる。

上述した本発明によれば、超音速ノズルからパルスジェットを噴射することにより、同一の空気量でも運動エネルギが増加して煤塵を確実に効率よく払い落とすことができる。
従って、逆洗時におけるパルスジェットの空気供給源については、煤塵の性状に伴う容量変更をしなくても柔軟に対応できるようになるので、バグフィルタ及びバグフィルタを使用するプラントの設計自由度やコスト低減に大きな効果を奏する。

以下、本発明に係るバグフィルタ構造の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図５に示すバグフィルタ構造において、バグフィルタ１０は、集塵室１１の下部に燃焼排ガスを導入する入口流路１２が接続され、上部に排煙煤塵除去後（ろ過後）の燃焼排ガスを排出する出口流路１３が接続されている。また、集塵室１１の下端部には、逆洗により払い落とした排煙煤塵を排出させる排出流路１４が設けられており、この排出流路１４には開閉弁１５が取り付けられている。

集塵室１１の内部には、上下方向に長い筒状のろ布構造体１が設置されている。このろ布構造体１は、格子状とした骨格部材の外周を覆うように被せたろ布の外面側から内面側へ向けて燃焼排ガスを通過させることで、燃焼排ガス中に含まれている排煙煤塵を除去するフィルタ機能を有している。
また、集塵室１１内に設置されたろ布構造体１の上部には、逆洗用のパルスジェット（エア等のガス流）を供給する逆洗配管４が設けられている。この逆洗配管４には、逆洗時に開く開閉弁６と、ろ布構造体１の内面側へパルスジェットを噴出させる逆洗ノズル３０とが設けられている。

ここで使用する逆洗ノズル３０は、超音速ノズル（先細末広ノズル）である。この逆洗ノズル（超音速ノズル）３０は、図１に示すように、逆洗配管４から分岐したノズル入口部３１から最小径ｄのスロート３２まで徐々に縮径した後、ノズル出口部３３まで緩やかに拡径する断面形状を有している。
このような逆洗ノズル３０を用いて逆洗用のパルスジェットを超音速まで加速することにより、パルスジェットの使用空気量（質量流量）を従来の逆洗ノズル（音速ノズル）３と同じ（ｄ＝ｄａ）にした場合には、パルスジェットの運動エネルギを増加させることができる。

図２は、逆洗空気量（質量流量）を一定（ｄ＝ｄａ）とした場合について、超音速ノズルとした逆洗ノズル３０のノズル出口マッハ数を横軸とし、ノズル出口の運動エネルギの関係（倍率）を縦軸に示している。この図によれば、ノズル出口マッハ数が大きくなればなるほど、運動エネルギの倍率が大きくなっていることが分かる。すなわち、マッハ数が１の場合における運動エネルギを１とすれば、たとえばマッハ数を２まで高めることにより運動エネルギが１．６倍程度まで大きくなっている。

また、図３は、超音速ノズルとした逆洗ノズル３０の運動エネルギを一定とした場合について、逆洗ノズル３０のノズル出口マッハ数を横軸とし、逆洗空気量（質量流量）の関係（倍率）を縦軸に示している。この図によれば、ノズル出口マッハ数が大きくなればなるほど、逆洗空気量の倍率が小さくなっていることが分かる。すなわち、マッハ数が１の場合における逆洗空気量を１とすれば、たとえばマッハ数を３まで高めることで逆洗空気量が半分（０．５倍）程度まで小さくなっている。

このように、逆洗ノズル３０に超音速ノズルを採用することにより、パルスジェットの空気量を同一にすれば運動エネルギを増すことができ、あるいは、パルスジェットの運動エネルギを一定にすればパルスジェットの空気使用量が減少する。
この結果、上述した逆洗ノズル３０は、パルスジェットの空気使用量を同一にして出口マッハ数を増すことにより、パルスジェットの運動エネルギが増加するので、煤塵の払い落とし性を向上させることができる。従って、ろ布構造体１のろ布に堆積した排煙煤塵は、逆洗により効率よく確実に除去されるので、バグフィルタの圧力損失を低減することができ、プラントの運転動力低減や逆洗実施回数の低減（逆洗空気量の低減）等が可能となる。

このように、上述した本発明によれば、超音速ノズルの逆洗ノズル３０からパルスジェットを噴射することにより、同一の空気量でも運動エネルギを増加させたり、あるいは、同じ運動エネルギを少ない空気量で確保できるようになるので、煤塵を確実に効率よく払い落とすことができる。従って、逆洗時におけるパルスジェットの空気供給源は、煤塵の性状に伴う容量変更をしなくても柔軟に対応できるようになり、バグフィルタ１及びバグフィルタ１を使用するプラントの設計自由度やコスト低減に有効である。すなわち、バグフィルタ１を用いる実際のプラント等においては、使用可能なパルスジェットの空気量に制限を受けたり、あるいは、パルスジェットを供給する空気源の能力不足の問題が解消されることとなる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

本発明に係るバグフィルタ構造の一実施形態として、逆洗ノズル断面形状及びその取付構造例を示す断面図である。 逆洗空気量（質量流量）を一定とした場合について、横軸に逆洗ノズルのノズル出口マッハ数、縦軸にノズル出口の運動エネルギの倍率を示した図である。 運動エネルギを一定とした場合について、横軸に逆洗ノズルのノズル出口マッハ数、縦軸に逆洗空気量（質量流量）の倍率を示した図である。 バグフィルタの構成例を示す断面図である。 従来の逆洗ノズルについて、断面形状及びその取付構造例を示す断面図である。 従来のパルスジェット逆洗方式を示す図で、（ａ）はエジェクタなしの構成例、（ｂ）はろ布構造体１の内部入口部分にエジェクタを設置した例、（ｃ）は逆洗ノズル側に固定してろ布構造体の外部にエジェクタを設置した例、（ｄ）はろ布構造体に固定して外部にエジェクタを設置した例である。

符号の説明

１ ろ布構造体
２ ろ布
３，３０ 逆洗ノズル
４ 逆洗配管
１０ バグフィルタ

Claims (1)

1. 集塵室内に設置されたろ布構造体に逆洗用のパルスジェットを噴射するバグフィルタの逆洗ノズルを備えたバグフィルタ構造において、
   前記逆洗ノズルを超音速ノズルとしたことを特徴とするバグフィルタ構造。

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