JP6702650B2

JP6702650B2 - 繊維性フィルターシステム、及び当該繊維性フィルターシステムを清浄する方法

Info

Publication number: JP6702650B2
Application number: JP2015035076A
Authority: JP
Inventors: エリクマルティンイェルムベリィアンダーシュ; ロベルトモエスタムペール
Original assignee: General Electric Technology GmbH
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2015-02-25
Publication date: 2020-06-03
Anticipated expiration: 2035-02-25
Also published as: EP2913091B1; AU2015200933A1; JP2015160210A; US9656200B2; CN104857778A; CA2882778A1; US20150238890A1; EP2913091A1

Description

本願は、繊維性フィルターシステム、及び当該繊維性フィルターシステムを清浄する方法に関する。

繊維性フィルターは、多くの場合、ガス清浄システムにおいて使用される。このような繊維性フィルターは、典型的には多数のフィルターバグを有しており、当該フィルターバグを、ガスは通過することができる一方で、ガス内に混入した粒子又は粉塵は、フィルターバグによって堰き止められて、フィルターバグの外面に行き着いて終わる。このような繊維性フィルターがしばらくの間使用されたとき、フィルターバグの外表面は多かれ少なかれ粒子又は粉塵によって覆われ、その後、繊維を通過するガスの適切な通路を維持するために、フィルターバグを清浄する必要がある。フィルターバグの清浄は、繊維を迅速に引き伸ばすために、タンク内に貯蔵された圧縮空気のパルスをフィルターバグの内側に供給することによって行い、これによりフィルターバグの外表面に付着した粒子を振るい落としている。フィルターバグに圧縮空気のパルスを供給することを可能にするために、バルブ装置が設けられている。第１に、パルスはバグを振動させる機能を有する。第２に、パルスは、煙道ガス流の反対方向にガス流を供給する。逆方向の流れは、フィルター材を通って粒子を吹き飛ばす働きをするとともに、煙道ガス流の反対方向に、フィルター材から離れる方向に粒子を運ぶ働きをする。パルスの第３の機能は、ソフトランディングを提供することである。ソフトランディングとは、フィルター材が制御された方法でケージに戻り、あまり強くケージにぶつからないことである。ソフトランディングは、バグの寿命を引き延ばし且つ排出物を減少する手段である。第１及び第２の機能を実現している間中、適切なタンク圧を維持するために十分な大きさ（ＡＰＥＸ、投資コスト）の圧力タンクのサイズとすることによって、第１の機能は達成される。第２及び第３の機能を満足するために、弁の開放時間が延長される。延長された開放時間は運転コストを増大させる。

清浄するために必要とされる空気体積の現在の大きさは、１つの弁によって清浄されるべきバグの数及び長さに関する繊維の面積に基づいている。タンクを空にすることによって、ソフトランディングが達成される。これは、全タンク体積を使い果たすことになる（タンクを空にした後の最終の圧力は、約０．５ｂａｒを超える圧力である）。より高い、バグ用のパルス清浄圧力を得るためには、タンク体積が増大され得る。タンク体積を増大することは、清浄性能を増大させるが、投資コスト及び運転コストの両方で著しいコスト増大を招く。タンク体積を増大することは、必要とされるよりもソフトとなり得るソフトランディングを達成するため、より長い弁開放時間を与える。しかしながら、現在の流れの設計及び制御では、空気消費量が増大し、高コストの要因となる。

バグフィルター装置のフィルターバグを清浄する方法は、欧州特許出願公開第０６７０７４９号明細書に記載されており、この場合、フィルターバグは複数列に亘り配置されており、フィルター処理されたガスにおける粉塵量は監視ユニットによって監視され、清浄は、圧力媒体をフィルターバグ内部に吹き付けることによって実行される。同一列内のフィルターバグを同時に、且つ清浄した列から監視ユニットにかけてフィルター処理されたガスを送るのに要する時間よりも長い間隔をおいて連続して清浄するように、圧力媒体は１列ずつフィルターバグ内部に吹き付けられる。

繊維性フィルターにおける布を清浄するための方法及び装置は、国際公開第１９９３／０１３８４５号に記載されており、この場合、ガスを用いて、フィルターバグを逆噴流することによってフィルターバグを清浄する装置が提案されており、フィルターバグは、１つ又は複数のフィルターバグを備える複数区分に配置されており、当該区分はダクトによって清浄装置に接続されており、当該ダクトは、清浄装置の周囲を円形に配置されている。当該装置は、各々のダクトに配置されたポートを有する円形で固定されたポート管と、ノズルを有する回転式のノズル管であって、ポート管の内部に配置されるノズル管と、ポート管の外部に設けられたベンチュリ式排出装置であって、アームによってノズル管と接続されたベンチュリ式排出装置とを備え、ノズル管及びベンチュリ式排出装置は、前進手段を用いた段階的な回転に適合される。当該装置を利用する方法も記載されている。

フィルター要素を清浄する装置は欧州特許第０８９１２１５号明細書に記載されており、この場合、汚染ガスをフィルター処理するためのフィルター装置内の、上部開口端を有するフィルターバグ等のようなフィルター要素を清浄する装置である。運転中、ガスは外部から上記フィルター要素を通過し、上記フィルター装置において、フィルター要素は略平行な複数の列に並置されている。前記清浄装置は、略水平な分配管を備え、当該分配管は、フィルター要素の列と略平行に延在しており、圧力媒体源に弁を介して接続されるように適合されている。上記清浄装置は更に、分配管に接続された複数のノズル要素を備える。ノズル要素は、少なくとも２列の並列するフィルター要素におけるフィルター要素の上部開口端内に、圧力媒体のパルス（Ｐ）を導くように適合されている。

混入された粉塵粒子をガス流から除去するためのフィルター装置は米国特許出願公開第４２８３２０８号明細書に記載されており、この場合、当該装置は、粉塵を含んだガスのための吸入ポートとそこから清浄ガスを排出するための排出ポートとを有するハウジングと、当該吸入ポート及び排出ポートの間に配置され、ハウジングを吸入区分と排出区分とに分けるための多孔管板と、フィルター表面に粉塵粒子を保持しながら清浄ガスの流れの貫通を可能にするよう多孔管板の各孔の周りに取り付けられた開口端を有する、開口端及び閉鎖端を各々有する複数の多孔性フィルターバグと、各フィルターバグの振動させるために水平に動くように、上記フィルターバグに接続されて反対方向に延在する滑動ロッドを有する、直線駆動力電磁モータを備えるフィルターバグのための清浄手段と、清浄手段の清浄効果を変えるため、滑動ロッドの運動の周波数及び振幅を調整するため、直線駆動力モータに供給される電流を制御する手段とを備える。

欧州特許出願公開第０６７０７４９号明細書国際公開第１９９３／０１３８４５号欧州特許第０８９１２１５号明細書米国特許出願公開第４２８３２０８号明細書

パルス段階中、常に高いタンク圧を維持するとともに運転コストを抑制することができる、繊維性フィルターシステムを提供することが本発明の目的である。

この目的は、細長い筒状の繊維性バグの形をした第１の繊維性フィルター装置と、圧縮ガスを供給するための第１のガスタンクと、第１の繊維性フィルター装置を清浄するために、第１のパルス弁を介して、第１の繊維性フィルター装置と第１のガスタンクとの間を流体接続した第１のパルス状ガス用ダクトと、を備え、該繊維性フィルターシステムが更に、圧縮ガスを供給するための第２のガスタンクを備え、第２のガスタンクは、制御弁を介して第１のガスタンクと流体接続されており、制御弁が開放したままの状態で、第１のパルス弁は圧縮ガスを第１のフィルター装置内に清浄のため導入するために開放され、制御弁は所定時間経過後に閉鎖される繊維性フィルターシステムによって達成される。

本発明の一実施形態によれば、繊維性フィルターシステムは更に、細長い筒状の繊維性バグの形をした第２の繊維性フィルター装置と、第１の繊維性フィルター装置を清浄するために、第２のパルス弁を介して、第２の繊維性フィルター装置と第２のガスタンクとの間を流体接続した第２のパルス状ガス用ダクトと、を備える。

本発明の一実施形態によれば、上記所定時間は２ｍｓから２０００ｍｓの範囲に及ぶ。

本発明の一実施形態によれば、上記所定時間は２０ｍｓから５００ｍｓの範囲に及ぶ。

繊維性フィルターシステムを清浄する方法であって、繊維性フィルターシステムは、細長い筒状の繊維性バグの形をした第１の繊維性フィルター装置と、圧縮ガスを供給するための第１のガスタンクと、第１の繊維性フィルター装置を清浄するために、第１のパルス弁を介して、第１の繊維性フィルター装置と第１のガスタンクとの間を流体接続した第１のパルス状ガス用ダクトと、圧縮ガスを供給するための第２のガスタンクであって、制御弁を介して第１のガスタンクと流体接続された第２のガスタンクと、を備え、当該方法は、制御弁を開放することによって圧縮ガスを第１及び第２のガスタンク内に導入するステップと、制御弁が開放したままの状態で、圧縮ガスを第１のフィルター装置内に導入するために第１のパルス弁を開放するステップと、所定時間経過後に制御弁を閉鎖するステップと、を備える。

本発明の一実施形態によれば、当該方法は更に、第１のパルス弁を開放するステップと交互に、清浄するため、圧縮ガスを第２のフィルター装置内に導入するために第２のパルス弁を開放するステップを備える。

本発明のよる繊維性フィルターシステムの構造と運転プロセスとによって、唯一つのガスタンクを有する従来型の構造と比較して、より高い、バグ用のパルス清浄圧力が達成され得る。同時に、清浄のために圧力と空気体積との両方を制御することによって、バグの寿命に亘って清浄化が最適化され得る。このことは、排出物を減少させる一方で、バグの寿命を増大させ、運転コストを低減する。

本発明の対象、利点、及びその他の特徴は、下述する、これに限定されることのない好適な実施形態の説明によって明らかになり、当該実施形態は、添付図面を参照しながら単なる例示することのみを目的としており、全体を通して、同じ参照番号は同じ構成要素を示すものとして使用されている。

図１は、本発明の一実施形態に係る繊維性フィルターシステムの基本的な構造を概略図で示す。図２は、本発明の一実施形態に係る繊維性フィルターシステムを平面図で示す。

図１は、繊維性フィルターシステム１の垂直断面図である。繊維性フィルターシステム１は、ハウジング２を備えている。ダクト３は、ハウジング２の内部２ａへのガス注入口であり、粉塵等の粒子状物質がガスから除去される。ダクト３は、接続部３ａで流体接続されているか、又はハウジング２の下部２ｂと一体に形成されている。ダクト４は、内部２ａからの、清浄化されたガスの排出口であり、当該ダクト４は、接続部４ａで接続されているか、又はハウジング２の上部２ｃと一体に形成されている。水平板５は、ハウジング２の内部２ａにおいてダクト３及びダクト４の間に配置されている。細長い筒状の繊維性バグ６の形をした繊維性フィルター装置は、板５における開口部５ａに取り外し自在に取り付けられている。実際の適用において、フィルター効率を改善するため、複数の繊維性フィルター装置が設けられている。典型的には、繊維性フィルターシステム１は、当該繊維性バグ６を２個〜２５０００個備えていても良い。運転中、例えば燃焼設備からの煙道ガスなどの、粉塵粒子を含んだガスは、ダクト３を介してハウジング２の下部２ｂに進入する。その後、当該ガスは、バグ６の繊維を通過してバグ６の内部６ａに入り、その一方で、粉塵粒子は、バグ６の外表面６ｂにおいて、又はバグ６の繊維部材内の一定の範囲において捕集される。その後、清浄化されたガスは、バグ６の内部６ａから板５の開口部５ａを通って流れ、ダクト４を介して繊維性フィルターシステム１から排出する。

定期的に、捕集された粉塵粒子をバグ６の外表面６ｂから除去することが必要である。パルス状ガス用ダクト７は繊維性フィルターシステム１の上部２ｃに配置されている。パルス状ガス用ダクト７は、バグ６が取り付けられた各々の開口部５ａに対して１つのパルスノズル８を備えている。パルス状ガス用ダクト７はパルス弁９に接続されており、当該パルス弁９は、例えば圧縮空気等の圧縮ガスを供給するための（図２に示される）第１ガスタンク２０に流体接続されている。つまり、第１の繊維性フィルター装置を清浄するために、第１のパルス状ガス用ダクト７は、第１の繊維性フィルター装置と第１のガスタンク２０との間で、第１のパルス弁９を介して流体接続されている。典型的には、圧縮ガスは、バグ６の外表面６ｂを清浄することに適するように、例えば２〜６ｂａｒの絶対圧を有している。

捕集された粉塵粒子をバグ６の外表面６ｂから除去することが適当であると決定されたとき、弁装置９が、短時間、典型的には１５０〜５００ｍｓの間開放される。そして、上述の決定は、例えば粉塵粒子を最後に除去してから所定の時間が経過していることや、又はダクト３とダクト４との間で計測されたガス流において所定の圧力損失に達していること等に基づいて行われる。第１のパルス弁９を短時間開放すると、その結果、パルス管の内部を通流して、流体接続されたパルス状ガス用ダクト７、及び各々流体接続されたパルスノズル８に向かって流れるガスの短いパルスが、バグ６の内部６ａに生じることとなる。このようなパルス状ガスの効果として、バグ６は急速に膨張し、これにより、バグ６の外表面６ｂに捕集された粉塵の全てではないが殆どが除去される。このようにして除去された粉塵は、ハウジング２のホッパー１０内に落下する。従って、ダクト７、ノズル８、第１のパルス弁９、及び第１のタンク２０は、繊維性フィルターシステム１の清浄システムを形成する。粉塵は、例えばスクリュ１１等の手段によってホッパー１０から除去されることもある。

図２は、本発明の一実施形態による、繊維性フィルターシステム１の平面図を示す。図２に示されるように、繊維性フィルターシステム１は、圧縮ガスを供給するための、第１のガスタンク２０と第２のガスタンク３０とを備えている。第２のガスタンク３０は、制御弁４０を介して、第１のガスタンク２０と流体接続されている。繊維性フィルターシステム１の運転中、制御弁４０を開放することによって、圧縮ガスは、第１及び第２のガスタンク２０，３０内に導入される。繊維性フィルターシステム１における清浄化運転が要求されると、制御弁４０が開放した状態を維持したまま、第１のガスタンク２０と接続された第１のパルス弁９が開放される。例えば２ｍｓから２０００ｍｓ、好ましくは２０ｍｓから５００ｍｓ、更に好ましくは１００ｍｓから２００ｍｓ、より好ましくは１５０ｍｓの所定時間の後、ノズル管７内のパルス圧力が最大値に到達すると制御弁４０は閉鎖される。本発明の一実施形態において、第１のパルス弁９が開放している状態のときに、制御弁４０が閉鎖される。その後、ソフトランディングを達成するため、第１のガスタンク２０は、例えば約０．５ｂａｒの比較的低いレベルに空にされる。繊維性フィルターシステム１の構造とその運転プロセスによって、唯一つのガスタンクを有する従来型の構造と比較して、より高い、バグ用のパルス清浄圧力が達成され得る。同時に、清浄のために圧力と空気体積との両方を制御することによって、バグの寿命に亘って清浄化が最適化され得る。このことは、排出物を減少させる一方で、バグの寿命を増大させ、運転コストを低減する。

本発明の一実施形態において、パルス状ガス用ダクト７は、圧縮ガスを供給するために、（図２に示すように）第２のガスタンク３０に流体接続されたパルス弁９に接続されていて、当該パルス状ガス用ダクト７は、バグ６が取り付けられた各々の開口部５ａに対して１つのパルスノズル８を備えている。第１のガスタンク２０の構成に類似する一例として、フィルター効率を改善するために、複数の繊維性フィルター装置が設けられる。この実施形態において、第１及び第２のガスタンク２０，３０の機能は類似している。運転中、第１及び第２のガスタンク２０，３０は、これらのガスタンク２０，３０の各々と接続されたパルス弁９を交互に開放して制御することによって、交互に運転される。この構成によって、繊維性フィルターシステム１の容量が増大される。

図示されていない択一的な実施形態として、第２のガスタンク３０は、パルス状ガス用ダクト７と接続していなくてよく、単一のガスタンクだけのままであってもよい。この構成によって、繊維性フィルターシステム１の構造は、本発明の技術的な利点とともに単純化される。

図示されていない択一的な実施形態として、第２のガスタンク３０は、第１のガスタンク２０と同一に形成されていてもよい。択一的には、第２のガスタンク３０は、第１のガスタンク２０よりも小さくてもよいし、又は大きくてもよい。

一実施形態において、繊維性フィルターシステムは、細長い筒状の繊維性バグの形をした第１の繊維性フィルター装置と、圧縮ガスを供給するための第１のガスタンクと、第１の繊維性フィルター装置を清浄するために、第１の繊維性フィルター装置及び第１のガスタンクの間を第１のパルス弁を介して流体接続した第１のパルス状ガス用ダクトと、を備えている。繊維性フィルターシステムは更に、圧縮ガスを供給するための第２のガスタンクを備え、この場合、第２のガスタンクは、圧縮ガス体積を第１及び第２のタンクに分けている制御弁を介して、第１のガスタンクと流体接続されており、当該制御弁は、第１のガスタンクを第２のガスタンクに接続するために開放され、これにより総容量が第１及び第２のガスタンクに等しくなり、この結果、第１のガスタンクから圧縮ガスを導入するために開放される第１のパルス弁を介して、第１の繊維性フィルター装置を振動させるために必要な圧縮ガスの圧力を獲ており、当該制御弁は、圧縮ガス体積を減少させるため、総容量が第１のガスタンクに等しくなるように、第１のガスタンクを第２のガスタンクから分離するために所定時間経過後に閉鎖され、その一方で、第１のパルス弁は、第１のガスタンクが比較的低いレベルの圧力に空にされるまで開放された状態を維持しており、これにより、第１の繊維性フィルター装置のソフトランディングを達成している。

繊維性フィルターシステムを清浄するための方法の一実施形態において、繊維性フィルターシステムは、細長い筒状の繊維性バグの形をした第１の繊維性フィルター装置と、圧縮ガスを供給するための第１のガスタンクと、第１の繊維性フィルター装置を清浄するために、第１の繊維性フィルター装置及び第１のガスタンクの間を第１のパルス弁を介して流体接続した第１のパルス状ガス用ダクトと、圧縮ガスを供給するための第２のガスタンクと、を備えており、この場合、第２のガスタンクは、制御弁を介して第１のガスタンクと流体接続されており、当該方法は、必要な圧縮ガス圧を獲るために、総容量が第１及び第２のガスタンクに等しくなるように制御弁を開放することによって、圧縮ガスを第１及び第２のガスタンク内に導入するステップと、制御弁が開放したままの状態であるときに、清浄するために、圧縮ガスを第１のフィルター装置内に導入するために第１のパルス弁を開放するステップと、第１の繊維性フィルター装置のソフトランディングを達成するために、第１のガスタンクが比較的低いレベルの圧力に空にされるまで第１のパルス弁が開放されたままの状態である一方で、所定時間経過後に制御弁を閉鎖するステップと、を備えている。

本発明は、限られた数の実施形態のみに関連して詳細に説明されているが、本発明が上述の実施形態に限定されるものでないことは容易に理解されるべきである。むしろ、上述されていないが本発明の精神と範囲と同等な、変形、変更、代替又は等価な構成を含むように変更されることができる。更に、本発明の様々な実施形態が記載されている一方で、本発明の態様は上述の実施形態の一部のみを含んでいてもよいことが理解される。従って、本発明は、上述の詳細な説明によって限定して理解されるものではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。

１繊維性フィルターシステム
２ハウジング
２ａ内部
２ｂ下部
２ｃ上部
３ダクト
３ａ接続部
４ダクト
４ａ接続部
５水平板
５ａ開口部
６繊維性バグ
６ａバグの内部
６ｂ外表面
７パルス状ガス用ダクト
８パルスノズル
９パルス弁
１０ホッパー
１１スクリュ
２０第１のガスタンク
３０第２のガスタンク
４０制御弁

Claims

繊維性フィルターシステムであって、
細長い筒状の繊維性バグの形をした第１の繊維性フィルター装置と、
圧縮ガスを供給するための第１のガスタンクと、
前記第１の繊維性フィルター装置を清浄するために、前記第１の繊維性フィルター装置と前記第１のガスタンクとの間を、第１のパルス弁と共に流体接続した第１のパルス状ガス用ダクトと、
圧縮ガスを供給するための第２のガスタンクと、
第２の繊維性フィルター装置を清浄するために、前記第２の繊維性フィルター装置と前記第２のガスタンクとの間を、第２のパルス弁と共に流体接続した第２のパルス状ガス用ダクトと、
前記第１及び第２のガスタンクの間に配置された制御弁と、
を備え、
前記第１のパルス弁と前記第１のパルス状ガス用ダクトとを通る、前記第１のガスタンクからの圧縮ガスの流れのために、前記第１のパルス弁は、前記第１の繊維性フィルター装置と前記第１のガスタンクの間で、前記第１のパルス状ガス用ダクト内に配置され、
前記第２のパルス弁と前記第２のパルス状ガス用ダクトとを通る、前記第２のガスタンクからの圧縮ガスの流れのために、前記第２のパルス弁は、前記第２の繊維性フィルター装置と前記第２のガスタンクの間で、前記第２のパルス状ガス用ダクト内に配置され、
前記制御弁が開かれたときに、前記第１及び第２のガスタンクが流体的に接続され、
前記制御弁が閉じられたときに、前記第１及び第２のガスタンクが流体的に分離され、
前記第１のパルス状ガス用ダクトの第１のパルス弁が開かれている時、前記制御弁が所定の時間開くことによって、前記第１のパルス状ガス用ダクトを介して前記第１の繊維性フィルター装置内に圧縮ガスを導入し、前記第１の繊維性フィルター装置を清浄する、
ことを特徴とする繊維性フィルターシステム。
前記繊維性フィルターシステムは、
細長い筒状の繊維性バグの形をした第２の繊維性フィルター装置と、
前記第２の繊維性フィルター装置を清浄するために、第２のパルス弁を介して、前記第２の繊維性フィルター装置と前記第２のガスタンクとの間を流体接続した第２のパルス状ガス用ダクトとを備える、ことを特徴とする請求項１記載の繊維性フィルターシステム。
前記所定時間は２ｍｓから２０００ｍｓの範囲に及ぶ、ことを特徴とする請求項１又は２記載の繊維性フィルターシステム。
前記所定時間は２０ｍｓから５００ｍｓの範囲に及ぶ、ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の繊維性フィルターシステム。