JPH05212227A - 高温高圧脱塵装置の保護方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 燃焼ガス中の未燃分の再燃焼による管型セラ
ミックフィルタの破損を未然に防止することができる高
温高圧脱塵装置の保護方法を提供する。 【構成】 燃焼ガス入口９に、導入ガス中の酸素濃度を
検出する酸素濃度検出センサ１６と温度を検出する燃焼
ガス温度センサ１７を設けると共に、清浄ガス出口管１
２に、排気される清浄ガス温度を検出する清浄ガス温度
センサ２１を設け、上記燃焼ガス入口から導入される燃
焼ガス中の酸素濃度が所定濃度以下に低下した時、或い
は上記清浄ガス出口管から排気される清浄ガス温度が上
記燃焼ガス入口から導入される燃焼ガスの温度より上回
った時に逆洗用ガス管１４ａ，１４ｂ，１４ｃから噴出
する逆洗用高圧ガスの噴射間隔を、所定の間隔より短縮
するように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は石炭焚加圧流動層ボイラ
複合発電システムに付設され、高温高圧の燃焼ガス中の
微小な灰塵を除去するための高温高圧脱塵装置に係り、
特に、装置内で発生する未燃分の再燃焼による高温高圧
脱塵装置の破損を未然に防止した高温高圧脱塵装置の保
護方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、石炭焚加圧流動層ボイラ複合発電
システムには石炭焚加圧流動層ボイラで発生した高温高
圧の燃焼ガス中の灰塵を除去するためのサイクロンと共
に高温高圧脱塵装置が付設されている。この高温高圧脱
塵装置はサイクロンで除去されなかった燃焼ガス中の細
かいダストをさらに除去する精密脱塵するものであり、
一般に耐熱性の多管式多室構造のものが用いられてい
る。

【０００３】この多管式多室構造の高温高圧脱塵装置は
図２に示すように、内部中空の竪型胴体ａ内に設けられ
た上下管板ｂ，ｃ間に複数の管型セラミックフィルタｇ
が設けられると共に、上記竪型胴体ａの上端に燃焼ガス
入口ｄを、下端にダスト排出口ｅが形成され、さらに、
上記上下管板ｂ，ｃ間に位置する竪型胴体ａに複数の清
浄ガス出口管ｆが接続されており、また、これら清浄ガ
ス出口管ｆの先端部にはこれらを連結するようにガス排
出管ｈが立設され、さらに、このガス排出管ｆの各連結
口には、これと対向してこれらの清浄ガス出口管ｆ内に
逆洗用高速ガスを噴射する逆洗ガス管ｉがそれぞれ設け
られた構成をしている。

【０００４】そして、図示矢印に示すように、燃焼ガス
入口ｄから竪型胴体ａ内に導入されたダストＤを含んだ
高温高圧の燃焼ガスＧは管型セラミックフィルタｇ側に
流れ、下部管板ｃ側に至る間に、管型セラミックフィル
タｇを通過してダストＤが濾過されて清浄ガスＳとなっ
てそれぞれの清浄ガス出口管ｆを通過した後、ガス排出
管ｈで合流して排気されている。そして、１０〜１５分
間隔おきに上記逆洗ガス管ｉから逆洗用高速ガスＫをそ
れぞれの清浄ガス出口管ｆ内に噴射してエジェクタ効果
を利用した高圧の圧力波を発生させ、この高圧の圧力波
によって管型セラミックフィルタｇの内壁面に付着堆積
したダスト層を強制的に剥がして除去するようになって
いる。

【０００５】その後、このように逆洗ガス管ｉからの逆
洗用高速ガスＫによって管型高温高圧フィルタｇの内壁
面から除去されたダストはその自重によって竪型胴体ａ
内下部に落下し、ダスト排出口ｅに設けられたロックホ
ッパｈを介して竪型胴体ａから適宜排出されることにな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した高
温高圧脱塵装置に導入される燃焼ガスＧ中の酸素濃度
は、通常運転時には３〜５％となっているが、ボイラの
負荷が上昇した場合、低空気運転となって、その燃焼ガ
スＧ中の酸素濃度が１．５〜３％以下に低下することに
より、燃焼ガスＧ中を飛散しているダストＤ中の未燃分
が一時的に増大し、これが管型セラミックフィルタｇ内
壁に蓄積してしまうことになっていた。そして、このよ
うな状態でボイラの負荷が変動し、燃焼ガスＧ中の酸素
濃度が増大すると、管型セラミックフィルタｇ内部に付
着堆積した未燃分を多く含んだダストＤが管型セラミッ
クフィルタｇ内面で自然に再燃焼して管型セラミックフ
ィルタｇ内面の温度を異常に上昇させ、その外面との間
に大きな温度差が生じて管型セラミックフィルタｇに大
きな熱応力が加わって亀裂が発生することがあった。特
に、この亀裂は燃焼ガスＧの流速が遅くなって滞留しや
すい管型セラミックフィルタｇの下段部分に多く発生し
ていた。

【０００７】そのため、逆洗用高速ガスの噴出間隔を予
め、短く設定して、未燃分を含んだダストＤの付着量を
減らすことも考えられるが、通常運転時の運転効率から
鑑みて、逆洗用高速ガスの噴出間隔は１０〜１５分間隔
が最適であるため、いたずらに短縮すると反対に高温高
圧脱塵装置の濾過効率を低下させてしまうといった問題
が生じてくる。

【０００８】そこで、本発明はこれらの課題を有効に解
決するために案出されたものであり、その目的は管型セ
ラミックフィルタ内壁に蓄積したダスト中の未燃分の再
燃焼による管型セラミックフィルタに発生していた亀裂
を未然に防止した高温高圧脱塵装置の保護方法を提供す
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は竪型胴体内の上下管板間に複数の管状セラミ
ックフィルタを設けて濾過室を形成すると共に、上記竪
型胴体の上端に、燃焼ガスを導入する燃焼ガス入口を、
下端にダスト排出口を形成し、さらに、上記濾過室の竪
型胴体にそれぞれ清浄ガス出口管と、該濾過室内に所定
の間隔で逆洗用高圧ガスを噴射して上記管状セラミック
フィルタ内壁に付着したダストを除去する逆洗用ガス管
を接続した高温高圧脱塵装置において、上記燃焼ガス入
口に、導入される燃焼ガス中の酸素濃度を検出する酸素
濃度検出センサと燃焼ガスの温度を検出する燃焼ガス温
度センサを設けると共に、上記清浄ガス出口管に、排気
される清浄ガス温度を検出する清浄ガス温度センサを設
け、上記燃焼ガス入口から導入される燃焼ガス中の酸素
濃度が所定濃度以下に低下した時、或いは上記清浄ガス
出口管から排気される清浄ガス温度が上記燃焼ガス入口
から導入される燃焼ガスの温度より上回った時に上記逆
洗用ガス管から噴出する逆洗用高圧ガスの噴射間隔を、
上記所定の間隔より短縮したものである。

【００１０】

【作用】本発明は上述したように、上記燃焼ガス入口
に、燃焼ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出セン
サを設け、燃焼ガス入口から導入される燃焼ガス中の酸
素濃度が所定濃度以下に低下した時に、逆洗用ガス管か
ら噴出する逆洗用高圧ガスの噴射間隔を、所定の間隔よ
り短くしたものであるため、管状セラミックフィルタ内
壁面への未燃分を多く含んだダストの付着量が大巾に減
少することになる。従って、管状セラミックフィルタ内
壁面へ付着したダスト中の未燃分が再燃焼した場合で
も、その燃焼時間は従来より大巾に短縮されるため、熱
応力による管型セラミックフィルタの破損を未然に防止
することができる。また、上記燃焼ガス入口に、燃焼ガ
スの温度を検出する燃焼ガス温度センサを設けると共
に、清浄ガス出口管に、清浄ガス温度を検出する清浄ガ
ス温度センサを設け、清浄ガス出口管から排気される清
浄ガス温度が上記燃焼ガス入口から導入される燃焼ガス
の温度より上回った時に、逆洗用ガス管から噴出する逆
洗用高圧ガスの噴射間隔を、上記所定の間隔より短くし
たものであるため、管状セラミックフィルタ内壁面で再
燃焼が発生しても、その燃焼時間が短くなり、上記と同
様に熱応力による管型セラミックフィルタの破損を未然
に防止することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付図面に基づ
いて詳述する。

【００１２】図１は本発明に係る多管式多室構造の高温
高圧脱塵装置の一実施例を示したものである。図示する
ように、この多管式多室構造の高温高圧脱塵装置は、鋼
板等の耐熱性材料で成形された内部中空の竪型胴体１内
に上下管板２，３が設けられており、この上下管板２，
３間に、これらを貫通するように接続された二本の管型
セラミックフィルタ４が設けられている。また、これら
上下管板２，３間であって、管型セラミックフィルタ４
の中間部には、二つの中間管板５ａ，５ｂが形成されて
おり、管型セラミックフィルタ４をさらに安定的に支持
すると共に上下管板２，３間を３つに区画している。す
なわち、この竪型胴体１内は上下管板２，３間によっ
て、先ず、上から上部室６，濾過室７、下部室８に区画
され、さらに、この二つの中間管板５ａ，５ｂによって
濾過室７が上段から第一濾過室７ａ，第二濾過室７ｂ、
第三濾過室７ｃの３つに区画されている。

【００１３】この管型セラミックフィルタ４は例えばＳ
ｉＯ₂ などのセラミック微粉末を焼結して上下が開口し
た管状に形成したものであり、数μｍ程度の孔が多数形
成されていて、高温高圧の燃焼ガスＧを通過させた際
に、高温高圧の燃焼ガスＧ中の数μｍ〜数十μｍの微少
なダストＤを捕集して燃焼ガスＧを清浄化している。

【００１４】また、竪型胴体１の上端にはサイクロン
（図示せず）でおおまかに脱塵された６００〜８００℃
程度の燃焼ガスＧを導入するための燃焼ガス入口９が形
成されており、また、その下端には燃焼ガスＧ中のダス
トＤを排出するためのロックホッパ１５を備えたダスト
排出口１０が形成されている。さらに、この竪型胴体１
の側部であって、上記濾過室７の第一濾過室７ａ，第二
濾過室７ｂ、第三濾過室７ｃには、ダストＤが除去され
た清浄ガスＳを排出するための三つの清浄ガス出口管１
１ａ，１１ｂ，１１ｃがそれぞれ水平に並列して形成さ
れている。

【００１５】また、これら各清浄ガス出口管１１ａ，１
１ｂ，１１ｃの先端には、これらを連結するようにガス
排出管１２が立設されており、これらの各清浄ガス出口
管１１ａ，１１ｂ，１１ｃから流れてきた清浄ガスＳを
合流させて排気している。また、このガス排出管１２と
各清浄ガス出口管１１ａ，１１ｂ，１１ｃとの各連結口
１３ａ，１３ｂ，１３ｃにはこれと対向して、逆洗ガス
管１４ａ，１４ｂ，１４ｃがそれぞれ設けられており、
各清浄ガス出口管１１ａ，１１ｂ，１１ｃ内に逆洗用高
速ガスを噴射するようになっている。また、この逆洗ガ
ス管１４ａ，１４ｂ，１４ｃは高圧エアタンク１６に接
続されており、この高圧エアタンク１６は後述する高圧
エアタンク制御装置１９によって３〜１５分の間隔で、
高圧ガスを逆洗ガス管１４ａ，１４ｂ，１４ｃに送るよ
うになっている。

【００１６】また、上記燃焼ガス入口９には酸素濃度検
出センサ１６が設けられており、ボイラ（図示せず）か
ら竪型胴体１内に導入される燃焼ガスＧ中の酸素濃度を
検出して、その検出値を高圧エアタンク制御装置１９に
入力している。さらに、この燃焼ガス入口９には酸素濃
度検出センサ１６と共に燃焼ガス温度センサ１７が設け
られており、燃焼ガスＧの入口温度を検出して、その検
出値を温度差検出器１８に入力している。また、ガス排
出管１２には清浄ガス温度センサ２１が設けられてお
り、これより排気される清浄ガスＳの温度を検出して、
その検出値を燃焼ガス温度センサ１７と同様に温度差検
出器１８に入力している。この温度差検出器１８は高圧
エアタンク制御装置１９に接続されており、燃焼ガス温
度センサ１７および清浄ガス温度センサ２１から入力さ
れる温度を監視し、清浄ガス温度センサ２１から入力さ
れた温度が燃焼ガス温度センサ１７から入力された温度
を上回った時に、その信号を高圧エアタンク制御装置１
９に入力するようになっている。また、この高圧エアタ
ンク制御装置１９は上記高圧エアタンク１６、特に上記
逆洗ガス管１４ａ，１４ｂ，１４ｃへの逆洗用高速ガス
の供給間隔を制御するものであり、酸素濃度検出センサ
１６から入力された燃焼ガスＧ中の酸素濃度が３％を下
回った時、或いは、温度差検出器１８からの信号が入力
された場合に上記逆洗用高速ガスの供給間隔を例えば３
分間隔に短縮するようになっている。

【００１７】次に、本実施例の作用を説明する。

【００１８】図１に示すように、先ず、サイクロン（図
示せず）でおおまかに脱塵された燃焼ガスＧは、竪型胴
体１の上端の燃焼ガス入口９から上部空間６に導入さ
れ、管型フィルタ４の上端部より、濾過空間７側に流れ
る。そして、先ず、燃焼ガスＧの一部は管型セラミック
フィルタ４の上段壁面を透過して第一濾過室７ａ側に流
れる際に含んでいるダストＤを除去されて清浄ガスＳ化
された後、清浄ガス出口管１１ａを通過してガス排出管
１２内に流れる。次に、管型セラミックフィルタ４内を
さらに下方に流れる燃焼ガスＧの一部は上記と同様に管
型セラミックフィルタ４中段から第二濾過室７ｂに流れ
る際に含んでいるダストＤを除去されて清浄ガスＳ化さ
れた後、清浄ガス出口管１１ｂを通過してガス排出管１
２内に流れる。そして、最後に管型セラミックフィルタ
４の下段部に流れた残りの燃焼ガスＧはここで急速に流
速が低下し、管型セラミックフィルタ４の下段内面にほ
ぼ滞留状態となってゆっくりと第三濾過室７ｃ側に流れ
る際に、含んでいるダストＤを除去されて清浄ガスＳ化
された後、清浄ガス出口管１１ｃを通過してガス排出管
１２内に流れる。

【００１９】次に、所定時間、上述したような燃焼ガス
Ｇの濾過状態が続き、管型セラミックフィルタ４の内壁
面に燃焼ガスＧ中のダストＤが付着蓄積してダスト層が
形成されると濾過効率が低下することから、高圧エアタ
ンク２０から各逆洗ガス管１４ａ，１４ｂ，１４ｃへ高
速の逆洗用高速ガスが供給され、逆洗ガス管１４ａ，１
４ｂ，１４ｃからそれぞれ各清浄ガス出口管１１ａ，１
１ｂ，１１ｃへ高速の逆洗用高速ガスを噴射してダスト
層を吹き飛ばすように除去することになる。すなわち、
逆洗用高速ガスが、エジェクタ効果によってガス排出管
１２内の空気を巻き込み、それぞれ、濾過室７の第一濾
過室７ａ，第二濾過室７ｂ、第三濾過室７ｃへ高圧の圧
力波を発生させる。そして、この高圧の圧力波によって
管型セラミックフィルタ４の内壁面に付着堆積したダス
ト層が剥離して吹き飛ばされ、その後、自重によって管
型セラミックフィルタ４内を落下し、ロックホッパ１５
を備えたダスト排出口１０から竪型胴体１外に排出され
ることになる。通常、高圧エアタンク２０から逆洗ガス
管１４ａ，１４ｂ，１４ｃへの逆洗用高速ガスの供給は
１０〜１５分間隔で行われることになる。また、この
時、燃焼ガスＧ中の酸素濃度は、３〜５％となってい
る。

【００２０】ところが、この高温高圧脱塵装置の上流側
に付設されているボイラ（図示せず）ボイラの負荷が上
昇して低空気運転となり、燃焼ガスＧ中の酸素濃度が
１．５〜３％以下に低下すると、これを燃焼ガス入口９
に設けられた酸素濃度検出センサ１６がこれを検知し、
高圧エアタンク制御装置１９に入力する。すると、高圧
エアタンク制御装置２０はこれによって燃焼ガスＧ中を
飛散しているダストＤ中の未燃分が増加したものと判断
し、高圧エアタンク２０から逆洗ガス管１４ａ，１４
ｂ，１４ｃへの逆洗用高速ガスの供給間隔を１０〜１５
分間隔から３分間隔で供給するように短縮制御すること
になる。

【００２１】これによって、管型セラミックフィルタ４
内壁への未燃分の含有量が多いダストＤが頻繁に除去さ
れて、その蓄積量も減少するため、この未燃分の含有量
が多いダストＤが管型セラミックフィルタ４内において
再燃焼した場合であっても、その燃焼時間を短くするこ
とが可能となり、管型セラミックフィルタ４への過大な
熱応力を防止することができる。そして、燃焼ガスＧ中
の酸素濃度が３％以上になると、酸素濃度検出センサ１
６がこれを検知し、高圧エアタンク制御装置２０がこれ
によって燃焼ガスＧ中の未燃分を多く含んでいるダスト
Ｄが減少したものと判断し、高圧エアタンク２０から逆
洗ガス管１４ａ，１４ｂ，１４ｃへの逆洗用高速ガスの
供給間隔を元の１０〜１５分間隔で供給するように制御
する。

【００２２】一方、清浄ガス温度と燃焼ガス温度は常時
清浄ガス温度センサ２１と燃焼ガス温度センサ１７によ
って検出され、その検出値は温度差検出器１８に入力さ
れている。通常運転時には清浄ガス温度は燃焼ガス温度
よりも低くなっているが、管型セラミックフィルタ４内
壁へ付着したダストＤが再燃焼した場合には、清浄ガス
温度が燃焼ガス温度を上回り、温度差検出器１８がその
信号を検出して高圧エアタンク制御装置１９に入力す
る。すると、この高圧エアタンク制御装置１９は管型セ
ラミックフィルタ４内部で再燃焼が発生したものと判断
し、上記酸素濃度検出センサ１６による信号と同様に、
高圧エアタンク２０から逆洗ガス管１４ａ，１４ｂ，１
４ｃへの逆洗用高速ガスの供給間隔を１０〜１５分間隔
から３分間隔で供給するように短縮制御し、管型セラミ
ックフィルタ４内壁での再燃焼を消火することになる。
すなわち、上述したような、酸素濃度検出センサ１６に
よる酸素濃度の検出値が１．５〜３％以下になった場合
であっても、管型セラミックフィルタ４内壁へ付着した
ダストＤが再燃焼し、清浄ガスＳ温度が燃焼ガスＧ温度
を上回ることになるため、これを検出することで再燃焼
時間を短縮すると共に、これを消火することになる。そ
して、管型セラミックフィルタ４内壁での再燃焼がなく
なると清浄ガスＳ温度が燃焼ガスＧ温度を下回るため、
これを温度差検出器１８が検出して高圧エアタンク制御
装置１９に入力し、これによって、この高圧エアタンク
制御装置１９は管型セラミックフィルタ４内部で再燃焼
が無くなったものと判断し、上記酸素濃度検出センサ１
６による信号と同様に、高圧エアタンク２０から逆洗ガ
ス管１４ａ，１４ｂ，１４ｃへの逆洗用高速ガスの供給
間隔を３分間隔から通常運転時の１０〜１５分間隔に戻
すように制御することになる。

【００２３】このように、本発明は管型セラミックフィ
ルタ４内部での再燃焼が起きやすい状況、あるいは再燃
焼が起きた場合、迅速に逆洗用高速ガスＫの供給間隔を
短縮するように制御したため、再燃焼の発生頻度を減少
させることができると共に、再燃焼が起きた場合であっ
てもその燃焼時間を短くすることができる。従って、未
燃分再燃焼に起因する過大な熱応力による管型セラミッ
クフィルタ４の破損を未然に防止することができ、しか
も装置の濾過効率を不必要に低下させることがなくな
る。

【００２４】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、従来、管
型セラミックフィルタに生じていた亀裂を未然に防止す
ることが可能となり、装置の耐久性及び信頼性が大巾に
向上するといった優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高温高圧脱塵装置の一実施例を示
す全体概略図である。

【図２】従来の高温高圧脱塵装置の一実施例を示す全体
概略図である。

【符号の説明】

１ 竪型胴体 ２ 上部管板 ３ 下部管板 ４ 管型セラミックフィルタ ７ 濾過室 ９ 燃焼ガス入口 １０ ダスト排出口 １１ 清浄ガス出口 １６ 酸素濃度検出センサ １７ 燃焼ガス温度センサ ２１ 清浄ガス温度センサ Ｄ ダスト Ｇ 燃焼ガス Ｋ 逆洗用高速ガス Ｓ 清浄ガス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 竪型胴体内の上下管板間に複数の管状セ
   ラミックフィルタを設けて濾過室を形成すると共に、上
   記竪型胴体の上端に、燃焼ガスを導入する燃焼ガス入口
   を、下端にダスト排出口を形成し、さらに、上記濾過室
   の竪型胴体にそれぞれ清浄ガス出口管と、該濾過室内に
   所定の間隔で逆洗用高圧ガスを噴射して上記管状セラミ
   ックフィルタ内壁に付着したダストを除去する逆洗用ガ
   ス管を接続した高温高圧脱塵装置において、上記燃焼ガ
   ス入口に、導入される燃焼ガス中の酸素濃度を検出する
   酸素濃度検出センサと燃焼ガスの温度を検出する燃焼ガ
   ス温度センサを設けると共に、上記清浄ガス出口管に、
   これより排気される清浄ガス温度を検出する清浄ガス温
   度センサを設け、上記燃焼ガス入口から導入される燃焼
   ガス中の酸素濃度が所定濃度以下に低下した時、或いは
   上記清浄ガス出口管から排気される清浄ガス温度が上記
   燃焼ガス入口から導入される燃焼ガスの温度より上回っ
   た時に上記逆洗用ガス管から噴出する逆洗用高圧ガスの
   噴射間隔を、上記所定の間隔より短縮したことを特徴と
   する高温高圧脱塵装置の保護方法。