JPH0647226A

JPH0647226A - 高温ガス用除塵装置

Info

Publication number: JPH0647226A
Application number: JP5031253A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Maeno; 裕史前野; Noriyuki Oda; 紀之織田; Katsumi Azuma; 勝美東
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1992-06-03
Filing date: 1993-01-27
Publication date: 1994-02-22
Anticipated expiration: 2017-06-04
Also published as: JP3288104B2

Abstract

(57)【要約】【目的】時に多量の塵が飛来してもセラミックフィルタ
への異常な塵の堆積を避けることができ、煤などの未燃
焼成分を含む含塵ガスの除塵に供してもセラミックフィ
ルタが熱応力で損傷しない高温ガス用除塵装置を提供す
る。【構成】ガス導入口１０の付近にディフューザ８を設
け、ディフューザ入口部１９とホッパー部７の間にガス
通路１３を設け、含塵ガスをホッパー部７からガス入口
室６に還流する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加圧流動床ボイラーに
よる発電プラント、石炭直接燃焼装置（ＣｏａｌＤｉ
ｒｅｃｔＦｉｒｉｎｇ）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
除塵に好適な多孔質セラミックスからなるフィルタが組
込まれた高温ガス用除塵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミック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（排出される排ガスが低ＮＯ_X 、低ＳＯ_X であるも
の）な石炭利用技術とされている石炭ガス化プラントや
加圧流動床ボイラー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ており、現在世界各国で懸命
の実用化努力がなされている。

【０００３】除塵装置をこれらのプラントに組込んで使
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の
上昇とともに大きくなるため、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
向きとなるように構成しても、微細な塵の一部分は乱れ
たガスの流れに乗って重力に逆らって流動し、容易にホ
ッパー部へと落下しない傾向がある。

【０００４】実際のプラントにおいては、除塵装置自体
の運転条件に起因する乱れや上流系あるいは下流系にお
ける外乱によって、除塵室内の流れは絶えず変動してお
り、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】その結果として除塵装置中には次のような
問題となる現象が発生している。ａ．塵のブリッジング：その片端が閉じられた管状セラ
ミックフィルタが使用されているいわゆるキャンドル型
除塵装置や、板状のセラミック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
向きもしくは上向きの傍流の存在のためセラミックフィ
ルタの逆洗を行っても塵が下方のホッパー部に落下せ
ず、近くのセラミックフィルタに再び付着し、これが繰
り返されている間に塵がどんどんセラミックフィルタの
表面に堆積し、遂にはセラミックフィルタの含塵ガス側
の通路の一部分が堆積した塵で閉塞したり、セラミック
フィルタの濾過表面の一部分が厚い塵の堆積層で覆われ
てしまう現象をいう。

【０００６】したがって、塵のブリッジングが起きる
と、徐々にフィルタの有効濾過面積が減少して除塵装置
の処理能力が低下するが、加圧流動床ボイラーからの燃
焼ガスを除塵する場合には、ブリッジングした塵中に含
まれる未燃焼成分がしばしば発火、燃焼し、除塵装置中
のセラミックフィルタが熱応力によって破損するなどの
致命的な損傷（亀裂あるいは破損）をもたらす。

【０００７】また、石炭ガス化プラントにおける合成ガ
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への切り替え時、もしくは運転再立
ち上げ時に酸素を含む酸化性雰囲気のガスが除塵装置中
に存在する状態のとき、ブリッジングしている塵中の未
燃焼成分が発火して除塵装置のセラミックフィルタに致
命的な熱応力損傷を与える。

【０００８】ｂ．プラントの負荷変動時に煤を含む未燃
焼成分が燃焼ガス中に多量に排出されてセラミックフィ
ルタの表面に堆積し、次いで発火して異常燃焼する。た
とえば、加圧流動床ボイラーの燃焼ガスを除塵する場合
には、低負荷の状態からボイラー負荷を増やそうとする
と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（ときには３０％にも達する）を
含むとともに１０００ｐｐｍを超える一酸化炭素を含む
燃焼ガスが発生することがある。

【０００９】加圧流動床ボイラーにおいては、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フィ
ルタを内蔵する除塵装置に導入する方法が指向されてい
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は塵がオーバーフローして充分な
除塵機能を発揮しない。

【００１０】したがって、サイクロンを素通りした大量
の未燃焼成分を含む塵は除塵装置のセラミックフィルタ
に到達する。このとき含塵ガス中の塵濃度が定常時の塵
濃度の５〜１０倍に増えるため、濾過差圧の増加勾配も
定常時の５〜１０倍に増えることになる。

【００１１】キャンドル型除塵装置では、除塵室の含塵
ガス側の流路断面積が大きいため、含塵ガスの流れを完
全な下向流とすることが難しく、塵が管状セラミックフ
ィルタの一部分に多量に付着する傾向があり、塵に多量
の未燃焼成分が含まれる場合には発火する危険性が大き
い。

【００１２】セラミックフィルタとして管状のものが組
み込まれ、容器の内部が複数の水平な管板で仕切られ、
複数の管状のセラミックフィルタがその端部で管板に保
持され、含塵ガスが管状セラミックフィルタの内側を貫
通して下方に流れるように構成されている除塵装置（特
公昭６３−４０５６７、特公平２−２２６８９、特公平
３−２４２５１、特公平３−６１０７６、特開平１−３
０３３９７等にこの型の除塵装置についての説明があ
り、以下チューブ型除塵装置という）においては、含塵
ガス側の流路断面積が小さく、含塵ガス側の流れがほぼ
完全な下向流とされている。

【００１３】したがって、通常の運転条件においては塵
が管状セラミックフィルタ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％程度未満の未燃焼成分が含まれ、
これが定常的に少しずつ燃焼しているかぎりにおいては
管状セラミックフィルタを損傷するような問題は生じな
い。

【００１４】しかし、チューブ型除塵装置においても多
量の未燃焼成分を含む含塵ガスが短時間に導入される場
合には、下向きのガス流速がゼロに近い管状セラミック
フィルタの下端部の内面に塵が多量に堆積することにな
り、この塵が一気に発火燃焼して管状セラミックフィル
タの内側の温度を急激に上昇させ、管状セラミックフィ
ルタの外側との温度差がセラミック材料の許容温度差を
超え、管状セラミックフィルタが熱応力で損傷する現象
が起きる。

【００１５】すなわち管状セラミックフィルタの下端部
においては、容器のガス入口室の圧力と速度の分布に影
響され、各管状セラミックフィルタで含塵ガスの流量に
バラツキが生じ、流速が殆どゼロの管状セラミックフィ
ルタもあればホッパー内からガスが逆流する管状セラミ
ックフィルタもあることが明らかになってきた。

【００１６】さらに、ガス入口室内の圧力と速度の分布
は、チューブ型除塵装置、キャンドル型除塵装置を問わ
ずプラント上流の変動に影響されて時々刻々変化し、こ
れが除塵室内およびホッパー部の乱れたガス流れの原因
のひとつとなっていることも明らかになってきた。

【００１７】チューブ型除塵装置においては、特公平３
−２４２５１に含塵ガスをホッパーから抜き出して上流
側に還流する除塵方法が濾過差圧を低減し逆洗頻度を少
なくすることを目的として提案されている。

【００１８】この提案はチューブ型除塵装置においても
キャンドル型除塵装置においても上記の問題を解決し得
る有用な方法であるが、除塵処理される含塵ガスの量が
非常に多い場合には、抜き出される含塵ガスの量も多
く、ガスを上流に還流させるには相応の動力が必要であ
る。

【００１９】含塵濃度の高いガスを移送するには、蒸気
や高圧空気を駆動源とするエジェクタを使用するのが最
も現実的である。しかし、圧縮空気を用いるエジェクタ
の効率は高々４％であり、上記の提案で推奨しているガ
スの還流量を処理ガス量の多い除塵装置で確保すること
は現実的でない。

【００２０】特に、キャンドル型除塵装置の場合は除塵
室における含塵ガスの流路断面積が大きく、必要とされ
るガスの還流量がチューブ型除塵装置よりも多いため、
圧縮空気などのユーティリティの使用量はプラントの効
率に大きい影響を与える。

【００２１】還流と同じ効果を得るのに、含塵ガスの一
部分を塵とともに抜き出して外系に取り出すことも有効
であるが、多量の含塵ガスの抜き出しはプラントの効率
に影響を与えるので、発電プラントにおいては含塵ガス
の抜き出し量は１〜２％に抑えられている。したがって
この方法では充分な還流効果を得られず、負荷変動時等
に煤などの未燃焼成分を含んだ多量の塵が飛来すると塵
がセラミックフィルタ表面に多量に堆積することを避け
られない。

【００２２】

【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に鑑み、加圧流動床ボイラーなどの
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
排出ガスの除塵処理に好適な、含塵ガスのホッパー部か
らの抜き出しとその含塵ガス導入部への還流を僅かなエ
ネルギー消費で行える実用的な手段を備えた高温ガス用
除塵装置を提供しようとするものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を達
成すべくなされたものであり、本発明の高温ガス用除塵
装置は、容器内にセラミックフィルタを内蔵するととも
に、セラミックフィルタに捕捉された塵を払い落として
セラミックフィルタを再生する逆洗手段が取り付けら
れ、容器の下部が払い落とされた塵を集めるホッパー部
とされている除塵装置であって、容器の含塵ガス導入部
もしくは含塵ガス導入配管にディフューザが取り付けら
れ、かつ相対的に低い静圧となるディフューザ（末広
筒）の入口部とホッパー部を連通するガス通路が設けら
れ、ホッパー部の含塵ガスの一部分がガス通路とディフ
ューザを経て容器の含塵ガス導入部に還流するように構
成されていることを特徴とする。

【００２４】除塵装置に含塵ガスを導入する配管内のガ
ス流速は、配管内への塵の付着と堆積を避けるため、エ
ロージョンを起こさない範囲で大きく設定されおり、本
発明の除塵装置においては、導入されるガスの動圧の大
部分をディフューザで静圧に変換して除塵室側の圧力を
高め、得られた差圧によって含塵ガスをホッパー部から
ガス通路を経て除塵装置の上流側に還流せしめる手段が
設けられている。

【００２５】より具体的には、容器のガス導入口の近傍
にディフューザを設け、ディフューザの入口部の低い静
圧の部分にホッパー部と連通するガス通路を設ける。こ
のような還流手段を備えるものであればよく、含塵ガス
導入配管の設計、除塵装置の型式、適用するプラントの
種類および上流と下流におけるプラントの運転条件の変
動に対応可能な、ホッパー部から含塵ガス導入部への含
塵ガスの還流量を確保できる。

【００２６】ここにおいて、ディフューザとは流体力学
的にディフューザの機能、すなわち圧力回復機能を発揮
するものを含み、末広がりの拡散管のみを意味しない。
例えば、容器へのガス導入口に大きいＲ（アール）を設
けてもよいし、容器へのガス導入口にオリフィスを設
け、オリフィスのすぐ下流で圧力が低く、その下流でガ
ス流が広がって自ら圧力を回復するように構成してもよ
い。

【００２７】本発明の高温含塵ガス用除塵装置におい
て、除塵装置がチューブ型除塵装置である場合には、ホ
ッパー部から含塵ガス導入部への含塵ガスの還流率は除
塵装置に導入される含塵ガスの３〜１５％とするのが好
ましい。また、除塵装置がキャンドル型除塵装置である
場合には、含塵ガスの還流率を同じく５〜２５％とする
のが好ましい。

【００２８】含塵ガスの還流量が３％（キャンドル型除
塵装置では６％）より少ない場合には、フィルタ管の一
部表面に塵が異常に堆積するのを防ぐ効果が小さく、３
０％より多いと、ホッパー部から塵を巻き上げやすくな
ったり、消費されるエネルギーが増すなどの影響があ
る。

【００２９】本発明の好ましい高温ガス用除塵装置で
は、セラミックフィルタが管状セラミックフィルタであ
り、容器の内部が複数の水平な管板で仕切られるととも
に最上段の管板の上側にガス入口室が設けられ、複数の
管状セラミックフィルタがそれぞれその端部で管板に保
持され、含塵ガスが管状セラミックフィルタの内側を流
れるように構成されている。

【００３０】チューブ型除塵装置では、除塵室における
含塵ガスの流路がフィルタ管の内側に設けられているの
で含塵ガスの流路断面積が小さくなっており、比較的少
量の含塵ガスをホッパー部からガス入口室に還流するこ
とで多量の塵を含む含塵ガスが除塵装置中に導入される
ような場合にも濾過表面への多量の塵の堆積や塵による
含塵ガス流路の閉塞を防ぐことができ、未燃焼成分を含
む塵が多量に除塵装置の内部に導入されても未燃焼成分
がフィルタ管の表面近傍で発火してフィルタ管を熱損傷
する問題を回避することができる。

【００３１】本発明の他の好ましい高温ガス用除塵装置
では、セラミックフィルタが片端を閉じた管状セラミッ
クフィルタとされ、複数の管状セラミックフィルタが清
浄ガスヘッダの下側または上側に概ね鉛直に取り付けら
れた除塵ユニットが容器内に配設され、含塵ガスが除塵
ユニットの上部から順次下降しつつ除塵されるように構
成されている。

【００３２】高温ガス用除塵装置がこのような除塵ユニ
ットを容器内に設けたキャンドル型除塵装置である場合
には、除塵室における含塵ガスの流路断面積が大きく、
相当多量の含塵ガスをホッパー部から含塵ガス導入部に
還流する必要がある。

【００３３】本発明の高温ガス用除塵装置では、高い流
速で送られてくる静圧の低い含塵ガスをディフューザに
流して動圧を静圧に変換せしめて除塵装置の容器内の圧
力を高め、ディフューザ入口部の低い静圧の箇所に吸入
口が設けられ、ガス通路を経てホッパー部の含塵ガスを
吸い込み、除塵装置の含塵ガス導入部に含塵ガスを還流
せしめている。したがって圧縮空気などのユーティリテ
ィーを特に消耗することなく充分な量の含塵ガスを還流
することが可能である。

【００３４】本発明の他の好ましい高温ガス用除塵装置
では、容器内に除塵ユニットが上下および／または水平
方向に複数個配設されている。除塵ユニットが複数個容
器内に層状に配設されているような大型のＴｉｅｒｅｄ
タイプのキャンドル型除塵装置の場合には、含塵ガス空
間中にガスの流れが停滞する箇所がいくつも存在してい
ているが、本発明の除塵装置では、複数の吸い込み口を
設けて充分な量の含塵ガスをホッパー部から含塵ガス導
入部に還流することが可能であり、フィルタ管の濾過表
面の一部分に多量の塵が堆積する傾向のない大型の実用
的な除塵装置を構成することができる。

【００３５】本発明の他の好ましい高温ガス用除塵装置
では、ディフューザ入口部の上流側に絞り管またはエジ
ェクタノズルが取り付けられ、ディフューザ入口部に吸
入口配置されたエジェクタ構成とされている。すなわち
エジェクタはディフューザの入口部の上流側に絞り管あ
るいはエジェクタノズルを組合わせ、ディフューザの入
口部に吸入口が設けられているものであり、ディフュー
ザをエジェクタの一部分とする構成により、導入される
含塵ガスが有する動圧が小さい場合にも、ガス通路から
の含塵ガスの充分な吸入能力を確保することができる。

【００３６】一般に除塵装置への含塵ガス導入配管内に
おける流速は比較的高速に設定されているにもかかわら
ず、従来静圧の回復を目的として除塵装置の含塵ガス導
入部にディフューザが設けられた例は知られていない。
このため、ディフューザを設けていない従来の設計と比
べ、たとえディフューザの上流側に絞り管を設けてエジ
ェクタ構成としても、除塵装置における圧損の増大を高
々ガスの還流に要する配管抵抗相当分程度に抑えること
ができる。

【００３７】本発明の他の好ましい高温ガス用除塵装置
では、容器が圧力容器とされ、かつガス通路が圧力容器
の内部に設けられている。

【００３８】含塵ガスをホッパー部から除塵装置の含塵
ガス導入部に還流するためのガス通路は、圧力容器の内
部に設けられていることによって短くできるので含塵ガ
スの還流に必要とされる駆動力を小さくすることがで
き、容器の外側に通路を設ける必要がないので通路の外
側に断熱材を施工する必要もなく、通路の表面からの熱
エネルギーの損失が少なく、圧力に耐える配管を追加す
る必要がないので装置の構築に要する費用も少なくて済
む。

【００３９】本発明の高温ガス用除塵装置は、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。）な今後のエネルギー技術とされている加
圧流動床ボイラーが組込まれた発電プラントに特に好適
なものである。この種の発電プラントでは、ボイラーの
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により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
（ガスタービンを摩耗して寿命を短くする。）燃焼ガス
中の塵を除く目的に使用されるものである。

【００４０】本発明の高温ガス用除塵装置は、たとえば
ボイラー負荷を増す際などに一時的に発生する多量の未
燃焼成分を含む高温含塵ガスの除塵処理にも使用でき、
未燃焼成分を多量に含む塵がセラミックフィルタの濾過
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発火しにくくなり、たとえ発火して
燃えても組込まれているセラミックフィルタが致命的な
熱応力損傷を受けるのを避けることができる。

【００４１】

【実施例】以下、本発明の高温ガス用除塵装置の実施例
を図を参照して具体的に説明するが、本発明はこれらの
実施例によってなんら限定されるものではない。

【００４２】図１は、本発明による高温ガス用除塵装置
をチューブ型除塵装置に適用した場合の一実施例を示す
縦断面図である。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は管状セラミックフィルタ
（フィルタ管）、５ａ、５ｂ、５ｃ、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（５ａおよび５ｄは含塵ガス空間と清浄ガス室の
間を仕切っており、他の管板は清浄ガス室の間を仕切っ
ている。）、６は流入したガスを各フィルタ管に一様に
分配するガス入口室、７はホッパー部、８はディフュー
ザ、９ａ、９ｂ、９ｃは上段、中段、下段の清浄ガス
室、１０はガス導入口である。圧力容器２の内側には断
熱材が内張りされているが、図１ではこれが省略されて
いる。

【００４３】また、１１ａ、１１ｂ、１１ｃは夫々上
段、中段、下段の清浄ガス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、１３はホッパー部から抜き出される含塵
ガスが通る耐熱金属管からなるガス通路、１４ａ、１４
ｂ、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、１５はフィルタ管３の下
端部に設けたスカート、１６はガス通路１３がホッパー
部に開口している吸込み口、１７はディフューザ８をそ
の一部とするエジェクタ、１８はガス導入口１０に取り
付けられたエジェクタノズルである。

【００４４】ここでガス通路１３の耐熱金属管はディフ
ューザ８を支える支柱を兼ねており、１９はディフュー
ザ８の入口部、２０は含塵ガスをガス通路１６を経てホ
ッパー部７から吸入する吸入口である。このガス通路１
３のうち、清浄ガス室内を通過している部分をフィルタ
管とし、フィルタ管をガス通路として利用することもで
きる。

【００４５】図１の除塵装置では、ガス通路１３を構成
する耐熱金属管の熱膨張によるずれを吸収できるよう
に、ガス導入口１０に取り付けられたエジェクタノズル
１８が中間で分離され、嵌合構造とされている。また、
含塵ガスはガス導入口１０より矢印の方向に流入し、エ
ジェクタノズル１８によりディフューザ８の入口部１９
で増速されて低い静圧を形成し、最も縮径したディフュ
ーザの入口部１９に設けられた吸入口２０からガス通路
１３の含塵ガスを吸入するとともにディフューザ８内で
徐々に静圧を回復し、ディフューザの入口部１９の静圧
より例えば１０００ｍｍＡｑ高い静圧でガス入口室６に
流入する。

【００４６】ガス入口室６内では不可避的に最大７０ｍ
ｍＡｑ程度の差を有する静圧分布が生じているため、各
フィルタ管３に流入するガスの流速にはある程度のバラ
ツキがある。また、ガス導入口１０に流入する含塵ガス
は、時々刻々その静圧と流量が変動しているので、ガス
入口室６内の静圧、速度ベクトルもこれに応じて変化
し、各フィルタ管３に流入するガスの流量も変化してい
る。

【００４７】各フィルタ管３に分配された含塵ガスは、
フィルタ管３の内側を下降しつつフィルタ管３の内側の
表面で濾過され、清浄ガスとなって清浄ガス室９ａ、９
ｂ、９ｃに流入する。清浄ガス室９ａ、９ｂ、９ｃを出
たガスはそれぞれ清浄ガス出口管１１ａ、１１ｂ、１１
ｃを通ってから集合され、清浄ガス出口１２から下流系
に送られる。

【００４８】フィルタ管３内を流れる含塵ガスは、フィ
ルタ管３を流れつつ外側にガスが滲み出すため、その下
降速度は下方でしだいに小さくなり、各フィルタ管毎に
異なった速度でフィルタ管の下に取り付けられたスカー
ト１５の下側からホッパー部７内に流入する。

【００４９】ガス入口室６内の静圧分布が均等でフィル
タ管の通気圧損にバラツキがほとんどなければ、含塵ガ
スは各スカート１５の下端からほぼ同一の速度でホッパ
ー部７に流入するはずであるが、現実にはこのようなこ
とはない。スカート１５を設けたのはフィルタ管３の下
端から落下する塵がそのままガス通路１３の吸込み口１
６へと巻き上げられないようにするためで、ホッパー部
７の底に堆積した塵を巻き上げない範囲で長くするのが
好ましい。

【００５０】ホッパー部７内におけるガスの脈動を考慮
すると、スカート１５の先端部からガス通路１３の吸込
み口１６までの距離は、好ましくは１００ｍｍ以上、よ
り好ましくは２００ｍｍ以上とする。吸込まれた含塵ガ
スはガス通路１３を経て吸入口２０からディフューザ８
に吸入され、ガス入口室６に還流される。

【００５１】ディフューザ８の出口部と入口部との間に
３００〜１０００ｍｍＡｑの静圧差を設けると、チュー
ブ型除塵装置の設計、適用プラントの種類等によって異
なるが、除塵装置に導入される含塵ガスの約７〜１５％
の還流が可能となり、全てのフィルタ管の下端部におい
て含塵ガスの下降速度を確保できることになる。

【００５２】含塵ガスの除塵装置への導入が始まるとと
もに塵がフィルタ管３の内面に堆積するとガス入口室６
と清浄ガス出口管１１ａ、１１ｂ、１１ｃの間の濾過差
圧が徐々に増加し始める。濾過差圧は通常一定時間間隔
で逆洗を実施することにより所定の低い差圧の範囲に保
持される。

【００５３】フィルタ管の逆洗は、高速で作動する制御
弁を開閉することにより圧縮空気をエジェクタノズル１
４ａ、１４ｂおよび１４ｃから順次噴出させ、対応する
清浄ガス室９ａ、９ｂ、９ｃ内の圧力を含塵ガス側の圧
力より高くしガスをフィルタ管３の外側から内側に向け
て逆流させ、フィルタ管内に堆積している塵を離脱せし
めることにより順次行われる。

【００５４】これら制御弁の開弁時間（全閉から全開、
全閉に要する時間）は通常０．１〜０．５秒とされる。
逆洗を効果的ならしめるため特に重要なのは全閉から全
開に要する時間と全開状態での保持時間であって、全閉
から全開に要する時間が長過ぎるとフィルタ管外の圧力
とフィルタ管内の圧力の差（以下逆洗差圧という。）を
充分大きくできなくなり、全開状態での保持時間が短か
過ぎると逆洗差圧の立ち上がりが不充分となって除塵装
置の濾過機能の再生が不完全となる。

【００５５】逆洗による再生が不完全となれば濾過差圧
が徐々に増加傾向を示すなど除塵能力が不安定になる。
逆洗の条件は制御弁の形式、大きさ、圧縮空気の圧力、
圧縮空気配管の太さ、逆洗を行うフィルタ管の有効濾過
表面積とフィルタ管外の死容積（清浄ガス室の容積）等
によって最適な開弁時間がある。

【００５６】逆洗は一定時間間隔（例えば１５分間隔）
を置いて後９ａ、９ｂ、９ｃの清浄ガス室の順にそれぞ
れ６０秒以下の間隔で断続して実施してもよく、９ａ、
９ｂ、９ｃの清浄ガス室を一定時間間隔（たとえば５分
間）毎に逆洗してもよい。

【００５７】図２は本発明の高温ガス用除塵装置をいわ
ゆるＴｉｅｒｅｄタイプのキャンドル型除塵装置に適用
した一例を示す縦断面図である。図３は図２のＡ−Ａ断
面図であり、図２は図３のＢ−Ｂ断面図とされている。

【００５８】図２において、３１はキャンドル型除塵装
置、３２はガス導入口、３３は清浄ガス出口、３４は圧
力容器、３５は圧力容器３４の内側に取り付けられた断
熱材、３６は片端が閉じたフィルタ管、３７は清浄ガス
ヘッダ、３８は内部に逆洗用エジェクタ（図示していな
い）を有し、清浄ガスヘッダ３７の下側に複数のフィル
タ管３６が概ね垂直に取り付けられた除塵ユニット、３
９は圧力容器３４の内部に設けられ、除塵ユニット３８
を懸架するとともに含塵ガス空間と清浄ガス空間５１と
を仕切る管板である。

【００５９】また、４０は各除塵ユニットに挿入されて
いる逆洗用のエジェクタノズル、４１はガス導入口３２
から流入する含塵ガスの流れ方向をフィルタ管３６に沿
った下向流とする案内筒、４２はホッパー部、４３はガ
ス通路、４４はディフューザ、４５はホッパー部４２に
開口しているガス通路４３の吸込み口、４６はディフュ
ーザ入口部、４７はディフューザ入口部４６の上流側に
設けられた絞り管、４８はガス通路４３から含塵ガスを
吸入するディフューザ入口部４６に開口している吸入
口、５０は案内筒４１に囲まれている除塵室である。

【００６０】図２において、含塵ガスはガス導入口３２
より除塵装置３１に流入し、案内筒４１によって矢印で
示すように上向流から下向流に転向させられて上段の除
塵ユニットの上部に流入し除塵室５０に入る。ここで含
塵ガスは上段の２組の除塵ユニットの各フィルタ管３６
に沿って流下し、ホッパー部４２に到達する。一部の含
塵ガスは吸込み口４５からガス通路４３を経てディフュ
ーザ入口部４６に還流され、除塵装置に導入される含塵
ガスとともに除塵室５０の上方に送りこまれる。

【００６１】このように含塵ガスを還流させることによ
って、この除塵装置では除塵室５０内の除塵ユニット３
８間における水平方向のガス流が抑えられ、含塵ガス側
空間でガスの下降速度が最小となる最下段の除塵ユニッ
トのフィルタ管の下端部においても下降するガス流が確
保される。

【００６２】一方、フィルタ管３６で濾過された清浄ガ
スはフィルタ管３６内を上昇して清浄ガスヘッダ３７に
入り、清浄ガス空間５１に集められ、清浄ガス出口３３
から下流系へ送り出される。

【００６３】逆洗は各除塵ユニット３８毎について順次
エジェクタノズル４０から空気を噴出させて清浄ガスヘ
ッダ３７内のガス圧を含塵ガス側の圧力より高くし、フ
ィルタ管３６の濾過壁にガスを逆流させることによりな
される。

【００６４】エジェクタノズル４０からの空気の噴出は
チューブ型除塵装置の場合と同じく、開弁時間（全閉か
ら全開、全閉に要する時間）を通常０．１〜０．５秒に
設定した制御弁（図示していない）によって行う。逆洗
によって上段の除塵ユニット３８から払い落とされた塵
は除塵室５０の上部空間に滞留することなくガス流に乗
って下方に送られ、一部分は下段の除塵ユニット３８で
捕捉されるが大部分はホッパー部４２に落下する。

【００６５】図３に示されている左右いずれかの列の除
塵ユニット３８を逆洗するとその除塵ユニットから逆洗
ガスが噴出し、一瞬除塵室５０およびホッパー部４２内
のガス流は乱れるが、含塵ガスが吸込み口４５から常時
抜き出されているため直ちに元の流れの状態に復帰す
る。

【００６６】図４は、本発明のチューブ型除塵装置の他
の一実施例の縦断面図であり、図において、２１はオリ
フィス、２２はＲ（アール）部、２３はガス通路、２５
は吸い込み口、２８は吸入口である。すなわち、ガス導
入口１０にオリフィス２１とＲ（アール）部２２が設け
られ、オリフィス２１のすぐ下流に吸入口２８が開口し
ており、オリフィス２１とＲ（アール）部２２とによっ
てディフューザの機能を発揮するようになっている。そ
の他のバリエイションとして、案内筒の周囲の空間にエ
ジェクタを形成することなど、本発明の範囲内で種々の
構成を考えることができる。

【００６７】図５は本発明によるキャンドル型除塵装置
の他の一実施例の縦断面図であり、図において、５２は
ガス導入口３２に設けられたＲ部である。この場合、オ
リフィスが設けられていなくても、Ｒ部のみでディフュ
ーザの機能を発揮することになる。

【００６８】試験例本発明による除塵装置を、加圧流動床ボイラーに設けら
れた３段構成のチューブ型除塵装置に適用した場合と適
用しない場合についての試験結果の一例を以下に紹介す
る。

【００６９】１）本発明の除塵装置を使用しない場合
（図１の除塵装置で含塵ガスの還流手段を省いたも
の）：ボイラー負荷の増加が開始されると同時に濾過差
圧の勾配（単位時間当たりの濾過差圧の増分）が７倍に
なり酸素濃度が急減し、未燃焼成分の大量発生と飛来が
起きている（と推定される）状態となり、５分後にボイ
ラー負荷は７５％に達した。

【００７０】その１分後にそれまで他の清浄ガス室の温
度と同一であった下段の清浄ガス室の温度が、他の清浄
ガス室の温度より急激に高くなり始め、３分後には他の
清浄ガス室の温度より４０℃高くなった後下がり始め
た。このことは、これまでの経験から下段の清浄ガス室
内にあるフィルタ管の内面に付着している未燃焼成分を
含む塵の燃焼が起きていると判断された。

【００７１】その直後に濾過差圧が急激に低下し、下流
の排気煙突から黒煙が出るのが観測された。ボイラーの
運転を直ちに停止し、除塵装置の内部の点検をしたとこ
ろ、下段のフィルタ管（コージライトセラミック製で外
径１７ｃｍ、内径１４ｃｍ、長さ３ｍ）の内１本が下か
ら約７０ｃｍの範囲で欠損し、欠落したフィルタ管は多
数の小片に砕けていた。亀裂の状況その他からフィルタ
管が塵中の未燃焼成分が燃焼したことによる熱応力によ
って破損したものと判断された。

【００７２】２）本発明の除塵装置を使用した場合：図
１の構成とした除塵装置のガス導入口に流入する含塵ガ
ス流量の１０％をホッパー部からガス導入部に還流させ
て運転した。ボイラー負荷を増やしていき、軽油燃焼か
ら石炭燃焼に切り替えて負荷を７５％としても、全ての
下段清浄ガス室内にあるフィルタ管の内部の温度は軽油
燃焼の時と同じく安定していた。ボイラー負荷が増加し
ても濾過差圧および下段の清浄ガス室内の温度は他の段
の清浄ガス室の温度に比して特に上昇が認められること
もなく経過した。その後、７５％から１００％までボイ
ラー負荷を増やし、合計約４８時間にわたって運転した
後停止した。

【００７３】除塵装置の下段の清浄ガス室を開いて点検
した結果、フィルタ管には全く異常が認められなかっ
た。また、除塵装置中にあるフィルタ管のいずれの部分
にも多量の塵が堆積した形跡も認められなかった。

【００７４】

【発明の効果】本発明による高温ガス用除塵装置を加圧
流動床ボイラー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、塵の濃度の大きい
含塵ガスが導入されてもセラミックフィルタの濾過面上
に塵が多量に堆積する現象がなく、煤を始めとする未燃
焼成分を多量に含む塵が導入されてもフィルタ管の熱応
力損傷を被ることなく安全に使用でき、これら今後の石
炭利用技術の本格的な実用化時期を早めることができる
ので、そのエネルギー産業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一実施例を示す
縦断面図。

【図２】本発明の高温ガス用除塵装置の他の一実施例を
示す縦断面図。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図。

【図４】本発明の高温ガス用除塵装置の他の一実施例を
示す縦断面図。

【図５】本発明の高温ガス用除塵装置の他の一実施例を
示す縦断面図。

【符号の説明】

１：チューブ型除塵装置２、３４：圧力容器３、３６：管状セラミックフィルタ（フィルタ管）４、３５：断熱材５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、３９：管板６：ガス入口室７、４２：ホッパー部８、４４：ディフューザ９ａ、９ｂ、９ｃ：清浄ガス室１０、３２：ガス導入口１１ａ、１１ｂ、１１ｃ：清浄ガス出口管１２、３３：清浄ガス出口１３、２３、４３：ガス通路１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１８、４０：エジェクタノズ
ル１５：スカート１６、２５、４５：吸込み口１７、４９：エジェクタ１９、４６：ディフューザ入口部２０、２８、４８：吸入口２１：オリフィス２２、５２：Ｒ（アール）部３１：キャンドル型除塵装置３７：清浄ガスヘッダ３８：除塵ユニット４１：案内筒４７：絞り管５０：除塵室５１：清浄ガス空間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器内にセラミックフィルタを内蔵すると
ともに、セラミックフィルタに捕捉された塵を払い落と
してセラミックフィルタを再生する逆洗手段が取り付け
られ、容器の下部が払い落とされた塵を集めるホッパー
部とされている除塵装置であって、容器の含塵ガス導入
部もしくは含塵ガス導入配管にディフューザが取り付け
られ、かつディフューザの入口部とホッパー部を連通す
るガス通路が設けられ、ホッパー部の含塵ガスの一部分
がガス通路とディフューザを経て容器の含塵ガス導入部
に還流するように構成されていることを特徴とする高温
ガス用除塵装置。
【請求項２】請求項１において、セラミックフィルタが
管状セラミックフィルタであり、容器の内部が複数の水
平な管板で仕切られるとともに最上段の管板の上側にガ
ス入口室が設けられ、複数の管状セラミックフィルタが
それぞれその端部で管板に保持され、含塵ガスが管状セ
ラミックフィルタの内側を流れるように構成されている
高温ガス用除塵装置。
【請求項３】請求項１において、セラミックフィルタが
片端を閉じた管状セラミックフィルタとされ、複数の管
状セラミックフィルタが清浄ガスヘッダの下側または上
側に概ね鉛直に取り付けられた除塵ユニットが１つまた
は２つ以上容器内に配設され、含塵ガスが除塵ユニット
の上部から順次下降しつつ除塵されるように構成されて
いる高温ガス用除塵装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１つにおいて、デ
ィフューザがエジェクタの一部分とされている高温ガス
用除塵装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１つにおいて、容
器が圧力容器とされ、かつガス通路が圧力容器の内部に
設けられている高温ガス用除塵装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１つにおいて、除
塵処理される含塵ガスが加圧流動床ボイラーの燃焼ガス
である高温ガス用除塵装置。