JPH07116435A - Filter - Google Patents
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- JPH07116435A JPH07116435A JP5263387A JP26338793A JPH07116435A JP H07116435 A JPH07116435 A JP H07116435A JP 5263387 A JP5263387 A JP 5263387A JP 26338793 A JP26338793 A JP 26338793A JP H07116435 A JPH07116435 A JP H07116435A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ゴミ焼却炉の出口排ガ
スやボイラ出口排ガス、製鉄用高炉の炉頂圧タービン流
入ガス又は高炉排ガスなどの高温ガス中のダストを除去
するための除塵用フィルタに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dust removal filter for removing dust in a high temperature gas such as an exhaust gas from a refuse incinerator, an exhaust gas from a boiler outlet, a furnace top pressure turbine inflow gas of a blast furnace for steelmaking or a blast furnace exhaust gas. Regarding
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、各種排ガスのダスト除去用フィル
タとしては、ガラス繊維製バッグフィルタ、金属製バッ
グフィルタ、ハニカム構造セラミックフィルタ、セラミ
ックチューブフィルタなどが提供されている。また、化
学蒸着法（ＣＶＤ法）によるセラミック製フィルタも開
発されつつある。2. Description of the Related Art Conventionally, glass fiber bag filters, metal bag filters, honeycomb structure ceramic filters, ceramic tube filters and the like have been provided as filters for removing dust from various exhaust gases. Further, a ceramic filter by a chemical vapor deposition method (CVD method) is also being developed.
【０００３】ところで、ゴミ焼却炉出口排ガス等の除塵
処理において、該排ガスを冷却することなく高温のまま
除塵を行なえるならば、排ガスを除塵後、熱交換を行な
ってボイラで高温、高圧の蒸気を得、これを発電に用い
ることにより熱エネルギーを電気エネルギーとして有効
に回収することができる。従って、排熱回収・有効利用
の観点からは、排ガスを冷却することなく除塵する必要
があり、このため除塵用フィルタとしては、耐熱温度が
高く、１０００℃以上での使用が可能であることが望ま
れる。By the way, in the dust removal process of exhaust gas from a waste incinerator outlet, if the exhaust gas can be removed at a high temperature without being cooled, the exhaust gas is removed, and then heat exchange is performed to generate high temperature and high pressure steam in the boiler. And by using this for power generation, thermal energy can be effectively recovered as electrical energy. Therefore, from the viewpoint of exhaust heat recovery and effective use, it is necessary to remove the dust without cooling the exhaust gas. Therefore, the dust filter has a high heat resistant temperature and can be used at 1000 ° C. or higher. desired.
【０００４】また、ゴミ焼却炉の排ガス中には腐食性の
ＨＣｌやＣｌ2 が含まれているため、除塵用フィルタと
しては、耐熱温度が高いことに加えて、高温での耐食性
に優れることが望まれる。Further, since the exhaust gas of the refuse incinerator contains corrosive HCl and Cl 2 , the dust-removing filter has not only a high heat-resistant temperature but also an excellent corrosion resistance at high temperatures. desired.
【０００５】更に、処理効率の向上、除塵器の小型化の
ためには、圧力損失が小さいこと及びフィルタの厚さが
薄いことなどが望まれる。Further, in order to improve the processing efficiency and reduce the size of the dust remover, it is desired that the pressure loss be small and the filter be thin.
【０００６】即ち、圧力損失が大きい場合には、圧力損
失を小さくして除塵効率を高めるために排ガスの通過流
速を低くする必要があるが、通過流速を小さくするため
には、除塵器を大型化せざるを得ない。That is, when the pressure loss is large, it is necessary to reduce the passage velocity of the exhaust gas in order to reduce the pressure loss and enhance the dust removal efficiency. There is no choice but to transform.
【０００７】また、肉厚のフィルタは、それ自体が嵩高
くなるため、除塵器の大型化につながる。Further, since the thick filter itself becomes bulky, it leads to an increase in size of the dust remover.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】従来のフィルタのう
ち、ガラス繊維製バッグフィルタは、最高使用温度が２
５０〜３００℃程度であり、このバッグフィルタを高温
排ガスの除塵に用いるためには、高温排ガスを冷却する
必要があることから、排熱回収・有効利用の面で不利で
ある。Among the conventional filters, the glass fiber bag filter has a maximum operating temperature of 2
The temperature is about 50 to 300 ° C., and in order to use this bag filter for dust removal of high temperature exhaust gas, it is necessary to cool the high temperature exhaust gas, which is disadvantageous in terms of exhaust heat recovery and effective use.
【０００９】金属（インコネル）製バッグフィルタで
は、最高使用温度が８７０℃と、ガラス繊維製バッグフ
ィルタよりも高いものの、耐食性の面で問題があり、腐
食性ガスの除塵には使用し得ないという欠点がある。The metal (Inconel) bag filter has a maximum operating temperature of 870 ° C., which is higher than that of the glass fiber bag filter, but has a problem in corrosion resistance and cannot be used for dust removal of corrosive gas. There are drawbacks.
【００１０】ハニカム構造セラミックフィルタでは、最
高使用温度は６００℃とさほど高くない上に、焼結セラ
ミック製であるために、肉厚で、しかも、気孔率が小さ
いために圧力損失が大きいという欠点がある。In the honeycomb structure ceramic filter, the maximum operating temperature is not so high as 600 ° C. In addition, since it is made of sintered ceramic, it has a large wall thickness and a small porosity, which causes a large pressure loss. is there.
【００１１】セラミックチューブフィルタは、最高使用
温度が９００〜１０００℃と高いが、焼結セラミック製
であるため、上記と同様に、肉厚で圧力損失が大きいと
いう欠点がある。The maximum operating temperature of the ceramic tube filter is as high as 900 to 1000 ° C., but since it is made of sintered ceramic, it has a drawback that it is thick and has a large pressure loss as described above.
【００１２】しかも、既存のセラミックフィルタはＳｉ
Ｏ2 やＡｌ2 Ｏ3 製とされており、高温で腐食の激しい
排ガスの除塵には対応し得ない。Moreover, the existing ceramic filter is made of Si.
Since it is made of O 2 or Al 2 O 3 , it cannot cope with dust removal of exhaust gas that is highly corroded at high temperatures.
【００１３】また、現在開発中のＣＶＤ法によるセラミ
ック製フィルタでは、肉厚で、圧力損失が大きく、しか
も高コストであるという欠点がある。Further, the ceramic filter by the CVD method currently under development has the drawbacks that it is thick, has a large pressure loss, and is high in cost.
【００１４】前述の如く、除塵用フィルタ、特にゴミ焼
却排ガスの除塵用フィルタとしては、 １０００℃以上の高温でも使用できる。 Ｃｌ2 やＨＣｌを含有する腐食性雰囲気において、
かつ、高温において使用できる。 薄肉で、圧力損失が小さく、除塵器の小型化が可能
である。 といった条件が要求されるが、従来、このような条件を
すべて満たすフィルタは提供されていないのが実情であ
る。As described above, the dust-removing filter, particularly the dust-removing exhaust gas-removing filter can be used even at a high temperature of 1000 ° C. or higher. In a corrosive atmosphere containing Cl 2 or HCl,
And it can be used at high temperature. Thin, low pressure loss and miniaturization of dust remover. Such a condition is required, but the fact is that no filter that satisfies all such conditions has been provided so far.
【００１５】本発明は上記従来の問題点を解決し、高温
の腐食性雰囲気においても使用可能な高い耐熱性と耐食
性を有し、しかも、圧力損失が小さく薄肉の除塵用フィ
ルタを提供することを目的とする。The present invention solves the above-mentioned conventional problems and provides a thin dust removal filter having high heat resistance and corrosion resistance that can be used even in a high temperature corrosive atmosphere, and having a small pressure loss. To aim.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】請求項１のフィルタは、
炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）、アルミ
ナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、アルミナ・シリカ（Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｓ
ｉＯ2 ）及び炭素（Ｃ）よりなる群から選ばれる１種又
は２種以上の繊維で構成される繊維成形体の該繊維表面
に、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）、ア
ルミナ（Ａｌ2Ｏ3 ）及び炭素（Ｃ）よりなる群から選
ばれる１種又は２種以上の気相蒸着法によるコーティン
グ層を形成してなるフィルタであって、前記繊維成形体
は、フィルタの表面側を構成する第１繊維層と、該第１
繊維層の裏面側に設けられた第２繊維層とを備える積層
体であって、該第１繊維層は繊維が不織布状に集合した
層であり、かつ、第２繊維層は繊維の織布の層又はチョ
ップドヤーンの集合層であり、前記繊維成形体は前記コ
ーティング層形成に先立ちフィルタ表面側に相当する面
が起毛処理されていることを特徴とする。A filter according to claim 1 comprises:
Silicon Carbide (SiC), Silicon Nitride (Si 3 N 4 ), Alumina (Al 2 O 3 ), Alumina / Silica (Al 2 O 3 · S)
iO 2 ) and carbon (C), the surface of the fiber of the fiber molded body composed of one or more fibers selected from the group consisting of silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), A filter formed by forming a coating layer by one or more kinds selected from the group consisting of alumina (Al 2 O 3 ) and carbon (C) by a vapor deposition method, wherein the fiber molding is A first fiber layer constituting the surface side, and the first fiber layer
A laminate comprising a second fiber layer provided on the back side of the fiber layer, wherein the first fiber layer is a layer in which fibers are gathered in a non-woven fabric, and the second fiber layer is a woven fabric of fibers. Or a layer of chopped yarns, wherein the surface of the fiber molded body corresponding to the surface side of the filter is napped prior to the formation of the coating layer.
【００１７】請求項２のフィルタは、請求項１のフィル
タにおいて、繊維成形体は繊維を炭素又は黒鉛で接合し
てなることを特徴とする。A filter according to a second aspect is the filter according to the first aspect, characterized in that the fiber molded body is formed by joining fibers with carbon or graphite.
【００１８】請求項３のフィルタは、請求項２のフィル
タにおいて、第１繊維層で構成される表面層の繊維の体
積含有率が１〜１０％、コーティング層の体積含有率が
２〜２０％、繊維を接合する炭素又は黒鉛の体積含有率
が１〜２０％、空孔の体積含有率が５０〜９６％であ
り、第２繊維層で構成される基層の繊維の体積含有率が
５〜２０％、コーティング層の体積含有率が５〜２０
％、繊維を接合する炭素又は黒鉛の体積含有率が１〜２
０％、空孔の体積含有率が４０〜８９％であることを特
徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the filter of the second aspect, the surface layer composed of the first fiber layer has a volume content of fibers of 1 to 10% and a coating layer of 2 to 20%. , The volume content of carbon or graphite for joining fibers is 1 to 20%, the volume content of pores is 50 to 96%, and the volume content of fibers of the base layer constituted by the second fiber layer is 5 to 5%. 20%, coating layer volume content 5-20
%, The volume content of carbon or graphite for joining fibers is 1 to 2
It is characterized by 0% and a volume content of pores of 40 to 89%.
【００１９】以下に本発明を、本発明のフィルタの製造
方法に従って詳細に説明する。The present invention will be described in detail below according to the method for producing the filter of the present invention.
【００２０】本発明のフィルタを製造するには、まず、
ＳｉＣ繊維，Ｓｉ3 Ｎ4 繊維，Ａｌ2 Ｏ3 繊維，Ａｌ2
Ｏ3 ・ＳｉＯ2 繊維又はＣ繊維を用いて繊維成形体を製
造する。In order to manufacture the filter of the present invention, first,
SiC fiber, Si 3 N 4 fiber, Al 2 O 3 fiber, Al 2
A fiber molded body is manufactured using O 3 .SiO 2 fibers or C fibers.
【００２１】この繊維成形体は、下記第１繊維層と第２
繊維層とで構成される積層構造となっている。This fiber molded article has the following first fiber layer and second fiber layer.
It has a laminated structure composed of a fiber layer.
【００２２】第１繊維層 (i) 長さ０．５ｍｍ以上、好ましくは１〜５ｍｍの単
繊維の短繊維の不織布状の集合層 (ii) 連続単繊維又は単繊維を集束したヤーンの不織布
状の集合層 又は (iii) 上記(i) の短繊維と(ii)の連続単繊維又はヤーン
の混合繊維の不織布状の集合層第２繊維層 （ａ） 繊維の織布を複数枚積層した層 又は （ｂ） 長さ１ｍｍ以上、好ましくは５〜２５ｍｍのチ
ョップドヤーンの集合層 なお、上記(i) 〜(iii) ，（ａ）〜（ｂ）において、単
繊維径は５〜２０μｍ程度であることが好ましい。ま
た、（ｂ）において、チョップドヤーンはこのような単
繊維を５００〜２０００本程度収束したものが好まし
い。 First fiber layer (i) Non-woven fabric-like layer of short fibers of monofilament having a length of 0.5 mm or more, preferably 1 to 5 mm (ii) Non-woven fabric of continuous monofilament or yarn in which monofilaments are bundled Or (iii) a nonwoven fabric-like aggregate layer of the short fibers of (i) above and the continuous single fibers of (ii) or a mixed fiber of yarns, the second fiber layer (a) a layer formed by laminating a plurality of woven fabrics of fibers. Or (b) an aggregate layer of chopped yarn having a length of 1 mm or more, preferably 5 to 25 mm In the above (i) to (iii) and (a) to (b), the single fiber diameter is about 5 to 20 μm. It is preferable. Further, in (b), the chopped yarn is preferably a bundle of about 500 to 2000 such single fibers.
【００２３】このような繊維成形体は、例えば、繊維の
織布を積層して樹脂を含浸させたものの一方の面に、短
繊維を樹脂とともにスプレーアップ法により吹き付けて
２層構造の布状体とし、この布状体を型に巻き付けた
後、真空成形する。その後、硬化させた後、樹脂を炭化
（又は黒鉛化）させることにより製造することができ
る。Such a fiber molded body is, for example, a cloth body having a two-layer structure obtained by spraying short fibers together with a resin by a spray-up method on one surface of a woven fabric of fibers laminated and impregnated with a resin. Then, the cloth-like body is wrapped around a mold and vacuum-formed. Then, it can be manufactured by curing and then carbonizing (or graphitizing) the resin.
【００２４】また、チョップドヤーンの集合体に樹脂を
含浸させたものを型に巻き付けた後、表面に樹脂を含浸
させた連続繊維の不織布を巻き付け、その後、硬化させ
た後、樹脂を炭化（又は黒鉛化）させることにより製造
することができる。Further, after the aggregate of chopped yarns impregnated with resin is wound around a mold, the surface is wrapped with a nonwoven fabric of continuous fibers impregnated with resin and then cured, and then the resin is carbonized (or It can be manufactured by graphitizing).
【００２５】この場合、樹脂としてはフェノール樹脂、
エポキシ樹脂、ポリビニルアルコール等を用いることが
でき、用いる樹脂は第１繊維層と第２繊維層とで同一で
あっても異なっていても良い。なお、樹脂の使用に当っ
ては必要に応じて更に有機溶媒又は水を用いる。In this case, the resin is phenol resin,
Epoxy resin, polyvinyl alcohol, or the like can be used, and the resin used for the first fiber layer and the second fiber layer may be the same or different. When using the resin, an organic solvent or water is further used if necessary.
【００２６】このようにして得られる繊維成形体は、樹
脂の炭化又は黒鉛化により生成した炭素又は黒鉛が繊維
同志の接点を接合してなる繊維成形体である。The fiber molded body thus obtained is a fiber molded body in which carbon or graphite produced by carbonization or graphitization of resin is bonded to the contact points of the fibers.
【００２７】また、本発明に係る繊維成形体は、第１繊
維層及び第２繊維層の積層体表面にＣＶＤ法により炭素
を析出させることにより、析出させた炭素で繊維同志の
接点を接合して製造することもできる。Further, in the fiber molded body according to the present invention, carbon is deposited on the surface of the laminated body of the first fiber layer and the second fiber layer by the CVD method, and the deposited carbon joins the contact points of the fibers. It can also be manufactured.
【００２８】本発明に係る繊維成形体の製造方法は何ら
上記方法に限定されるものではないが、上述の炭素又は
黒鉛で繊維を接合する方法によれば、次工程のＣＶＤコ
ーティングに到るまでのハンドリングに十分に耐え、し
かも空孔率の大きい多孔質繊維成形体を容易に製造する
ことができる。The method for producing a fiber molded article according to the present invention is not limited to the above method, but according to the above method for joining fibers with carbon or graphite, up to the CVD coating in the next step. It is possible to easily manufacture a porous fiber molded body having a high porosity and being sufficiently resistant to handling.
【００２９】なお、繊維成形体を構成する第１繊維層の
繊維と第２繊維層の繊維とは同一材質のものであっても
異なる材質のものであっても良いが、同一材質の繊維を
用いることにより、熱膨張差による応力の発生が防止さ
れ、より高温での使用に有利である。The fibers of the first fibrous layer and the fibers of the second fibrous layer which compose the fibrous molding may be of the same material or of different materials. By using it, generation of stress due to the difference in thermal expansion is prevented, which is advantageous for use at higher temperatures.
【００３０】本発明のフィルタは、このようにして得ら
れる繊維成形体の繊維表面に、所定割合の空孔が残存す
るようにＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3 又はＣのＣＶ
Ｄコーティング層を形成してなるものであるが、このＣ
ＶＤコーティング層の形成に先立ち、繊維成形体を起毛
処理することに特徴を有する。The filter of the present invention has a CV of SiC, Si 3 N 4 , Al 2 O 3 or C so that a predetermined proportion of pores remain on the fiber surface of the fiber molded body thus obtained.
D coating layer is formed.
It is characterized in that the fiber molded body is raised before the formation of the VD coating layer.
【００３１】この起毛処理の方法には特に制限はない
が、例えば次の（ａ）又は（ｂ）の方法を採用すること
ができる。There is no particular limitation on the method of this raising treatment, but for example, the following method (a) or (b) can be adopted.
【００３２】（ａ） 前述の方法で繊維成形体を製造す
るに当り、硬化後、炭化前の硬化体表面をサンドペーパ
ー、ワイヤブラシ等でこすって擦過させる。(A) In manufacturing the fiber molded body by the above-mentioned method, after curing, the surface of the cured body before carbonization is rubbed with sandpaper, a wire brush or the like to be rubbed.
【００３３】（ｂ） 前述の方法で繊維成形体を製造す
るに当り、炭化後の成形体表面をサンドペーパー、ワイ
ヤブラシ等でこすって擦過させる。(B) In producing the fiber molded body by the above-mentioned method, the surface of the carbonized molded body is rubbed with sandpaper, a wire brush or the like to be rubbed.
【００３４】また、前述の方法で第１繊維層をスプレー
アップ法で形成するに当り、第２繊維層を予め型に巻き
付けておき、この型に巻き付けられた第２繊維層の表面
に向けてスプレーアップ法で短繊維を樹脂液と共に吹き
付けた場合には、その表面は毛羽立った状態となり、別
途起毛のための処理を施す必要がなく、起毛処理面を得
ることができる。In forming the first fiber layer by the spray-up method by the above-mentioned method, the second fiber layer is wound around the mold in advance, and the second fiber layer is wound toward the surface of the second fiber layer wound around the mold. When the short fibers are sprayed together with the resin liquid by the spray-up method, the surface becomes fluffy, and it is not necessary to separately perform a treatment for raising hair, and a raised surface can be obtained.
【００３５】更に、予め型面上に適当な方法で形成した
第２繊維層を硬化させた後、この第２繊維層を形成した
型を回転させながら、第１繊維層形成用の短繊維を樹脂
液と共に、この型面の第２繊維層上へ向けて上方から落
下させることによっても、表面が起毛した第１繊維層を
形成することができる。Further, after curing the second fiber layer previously formed on the mold surface by an appropriate method, the short fibers for forming the first fiber layer are rotated while rotating the mold on which the second fiber layer is formed. The first fiber layer having a raised surface can also be formed by dropping the resin liquid from above toward the second fiber layer of the mold surface.
【００３６】なお、起毛処理はフィルタとして除塵処理
に用いる際に除塵処理面となる第１繊維層の表面側、即
ち、被処理ガスの流入側の表面に対して行なう。The nap raising process is performed on the surface side of the first fiber layer, which is a dust removing surface when the filter is used for dust removing processing, that is, the surface on the inflow side of the gas to be treated.
【００３７】本発明のフィルタは、このように起毛処理
を施した繊維成形体にＣＶＤコーティング層を形成する
ことにより製造されるが、本発明のフィルタにおいて、
繊維成形体を構成する繊維、この繊維の接合のための炭
素又は黒鉛、上記ＣＶＤコーティング層及び空孔の体積
含有率は、その除塵効率、圧力損失、耐熱性、機械的特
性、耐久性等の面から、第１繊維層に対応する表面層及
び第２繊維層に対応する基層について、それぞれ下記の
範囲であることが好ましい。The filter of the present invention is manufactured by forming a CVD coating layer on the fiber molding thus treated for raising.
The volume content of the fibers constituting the fiber molded body, carbon or graphite for joining the fibers, the CVD coating layer and the pores depends on its dust removal efficiency, pressure loss, heat resistance, mechanical properties, durability, etc. From the aspect, it is preferable that the surface layer corresponding to the first fiber layer and the base layer corresponding to the second fiber layer have the following ranges, respectively.
【００３８】表面層 繊維：１〜１０％ 炭素又は黒鉛：１〜２０％ ＣＶＤコーティング層：２〜２０％ 空孔：５０〜９６％基層 繊維：５〜２０％ 炭素又は黒鉛：１〜２０％ ＣＶＤコーティング層：５〜２０％ 空孔：４０〜８９％ なお、表面層及び基層の各々の厚さは、表面層０．５〜
５ｍｍ、基層１〜１０ｍｍとするのが好ましい。 Surface layer fiber: 1 to 10% Carbon or graphite: 1 to 20% CVD coating layer: 2 to 20% Porosity: 50 to 96% Base layer fiber: 5 to 20% Carbon or graphite: 1 to 20% CVD Coating layer: 5-20% Porosity: 40-89% The thickness of each of the surface layer and the base layer is 0.5-0.5% for the surface layer.
The thickness is preferably 5 mm and the base layer is 1 to 10 mm.
【００３９】このような本発明のフィルタの形状として
は特に制限はないが、圧力損失を小さくし、かつ、フィ
ルタの逆洗（堆積ダストの除去）時の圧力に対する耐久
性を高めるために、次の（Ａ）〜（Ｃ）の形状とするの
が好ましい。The shape of the filter of the present invention is not particularly limited, but in order to reduce the pressure loss and increase the durability against the pressure during backwashing of the filter (removal of accumulated dust), The shapes of (A) to (C) are preferable.
【００４０】（Ａ） 有底又は無底の円筒形状 （Ｂ） 有底又は無底の角筒形状 （Ｃ） 上記（Ａ）又は（Ｂ）で長さ方向にテーパがつ
いたもの（一端側と他端側で横断面の大きさが異なるも
の） なお、フィルタの肉厚ｔは、圧力損失、耐逆洗圧力の面
から、フィルタの半径Ｒに対して、√（Ｒ／３０）＜ｔ
＜１５ｍｍであることが好ましい。ここで、フィルタの
半径Ｒとは、円筒形フィルタ（Ａ）ではその内半径（真
円でない場合には平均内半径）、角筒形フィルタ（Ｂ）
では内壁の外接円半径、テーパ付フィルタ（Ｃ）では上
記（Ａ），（Ｂ）における半径において、大きい方の半
径をさす。(A) Bottomed or bottomless cylindrical shape (B) Bottomed or bottomless rectangular tube shape (C) Tapered in the length direction in (A) or (B) above (one end side) And the size of the cross section on the other end side is different) Note that the wall thickness t of the filter is √ (R / 30) <t with respect to the radius R of the filter in terms of pressure loss and backwash pressure resistance.
It is preferably <15 mm. Here, the radius R of the filter means the inner radius of the cylindrical filter (A) (the average inner radius if it is not a perfect circle), and the rectangular tubular filter (B).
Indicates the radius of the circumscribed circle of the inner wall, and the radius of the taper filter (C) in (A) and (B) above is the larger radius.
【００４１】なお、本発明のフィルタにおいて、繊維成
形体を構成する繊維材質と、ＣＶＤコーティング層の材
質とは同一であっても異なっていても良いが、両者を同
一材質とした場合には、熱膨張差による応力の発生が防
止され、より高温での使用に有利である。In the filter of the present invention, the fiber material forming the fiber molded body and the material of the CVD coating layer may be the same or different, but when both are made of the same material, Generation of stress due to the difference in thermal expansion is prevented, which is advantageous for use at higher temperatures.
【００４２】本発明のフィルタは、ゴミ焼却炉の出口排
ガスやボイラ出口排ガスのダスト除去、製鉄用高炉の炉
頂圧タービン流入ガスのダスト除去、高炉排ガスのダス
ト除去等、高温、腐食性ガスの除塵に極めて有効に使用
することができる。The filter of the present invention removes dust from the exhaust gas from the waste incinerator and the exhaust gas from the boiler outlet, removes dust from the gas flowing into the furnace top pressure turbine of the ironmaking blast furnace, removes dust from the blast furnace exhaust gas, etc. It can be used very effectively for dust removal.
【００４３】[0043]
【作用】本発明のフィルタは、ＳｉＣ繊維，Ｓｉ3 Ｎ4
繊維，Ａｌ2 Ｏ3 繊維，Ａｌ2Ｏ3 ・ＳｉＯ2 繊維又は
Ｃ繊維の繊維成形体の繊維表面に、ＳｉＣ，Ｓｉ3
Ｎ4，Ａｌ2 Ｏ3 又はＣのＣＶＤコーティング層を形成
してなるものであり、高耐熱性材料のみで構成されるこ
とから、１０００℃以上の高温でも使用可能な優れた耐
熱性を備える。The filter of the present invention is made of SiC fiber, Si 3 N 4
SiC, Si 3 on the fiber surface of the fiber, Al 2 O 3 fiber, Al 2 O 3 · SiO 2 fiber or C fiber fiber molding
It is formed by forming a CVD coating layer of N 4 , Al 2 O 3 or C, and is composed of only a high heat resistant material, so that it has excellent heat resistance that can be used even at a high temperature of 1000 ° C. or higher.
【００４４】また、繊維成形体を基体とするため、薄肉
でも十分な機械的強度を備え、空孔率が大きく、圧力損
失の小さいフィルタとすることができる。しかも、繊維
成形体は第１繊維層と第２繊維層との積層構造であるた
め、次のような作用効果が得られる。即ち、第１繊維層
の繊維の不織布状集合層により、フィルタ除塵側の表面
層は小さい圧力損失にて効率的に除塵処理することがで
きる。一方、第２繊維層の繊維の織布又はチョップドヤ
ーンの集合体により、フィルタの基層は表面層の補強層
として有効に作用し、ハンドリング性に優れ、逆洗時に
加えられる圧力パルスや熱応力の繰り返しにも十分に耐
える、高強度フィルタが提供される。しかも、チョップ
ドヤーンや織布であれば、気孔率を大きくしても機械的
強度が十分に高い層を形成することができ、圧力損失の
低減にも有効である。Further, since the fiber molded body is used as the substrate, a filter having a sufficient mechanical strength even with a thin wall, a large porosity and a small pressure loss can be obtained. Moreover, since the fiber molded body has a laminated structure of the first fiber layer and the second fiber layer, the following operational effects can be obtained. That is, the non-woven fabric-like aggregate layer of fibers of the first fiber layer enables the surface layer on the filter dust removal side to be efficiently dust-removed with a small pressure loss. On the other hand, due to the woven fabric of fibers of the second fiber layer or the aggregate of chopped yarns, the base layer of the filter effectively acts as a reinforcing layer of the surface layer, is excellent in handleability, and is resistant to pressure pulses and thermal stress applied during backwashing. A high strength filter is provided that is sufficiently durable to withstand repetition. Moreover, a chopped yarn or a woven fabric can form a layer having sufficiently high mechanical strength even if the porosity is increased, and is also effective in reducing pressure loss.
【００４５】また、このような第１繊維層及び第２繊維
層よりなる繊維成形体の表面を起毛処理してあるため、
圧力損失をより一層小さくすることができる。このた
め、被処理ガスの通過速度を大きくして除塵装置の小型
化、誘引排風ファンの小型化（所要動力の低減）を図る
ことができる。Further, since the surface of the fiber molded body composed of the first fiber layer and the second fiber layer is nap-treated,
The pressure loss can be further reduced. Therefore, it is possible to increase the passage speed of the gas to be treated to reduce the size of the dust removing device and the size of the induced draft fan (reduction of required power).
【００４６】更に、表面にＣＶＤ法による高純度で高耐
食性、高耐熱性のコーティング層が形成されているた
め、高温におけるＨＣｌ等の腐食性雰囲気においても十
分に使用可能である。Furthermore, since a coating layer of high purity, high corrosion resistance and high heat resistance is formed on the surface by the CVD method, it can be sufficiently used even in a corrosive atmosphere such as HCl at a high temperature.
【００４７】請求項２のフィルタによれば、ＣＶＤコー
ティング層形成工程におけるハンドリングが容易とな
る。According to the filter of the second aspect, handling in the CVD coating layer forming step becomes easy.
【００４８】請求項３のフィルタによれば、圧力損失が
小さく、取り扱い性に優れ、しかも逆洗時に加えられる
圧力パルスの繰り返しや、熱や熱衝撃の繰り返しにも十
分に耐え得るフィルタが提供される。According to the filter of claim 3, there is provided a filter having a small pressure loss, excellent handleability, and capable of sufficiently withstanding the repetition of pressure pulses applied during backwashing and the repetition of heat and thermal shock. It
【００４９】[0049]
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。EXAMPLES The present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples below.
【００５０】実施例１ 直径１１μｍのＳｉＣ繊維の平織布を８枚積層した積層
体（厚さ２ｍｍ）にアセトン：フェノール樹脂＝２：１
（重量比）の樹脂液を含浸させた。この樹脂含浸積層体
の一方の面に、長さ２ｍｍ、直径８．５μｍのＳｉＣ繊
維を、スプレーアップ法により、上記と同様の樹脂液と
共に吹き付けた後、型に巻き付け、真空バッグ法で成形
（圧力２００ｔｏｒｒ）した。その後、オートクレーブ
中で硬化させた。この硬化体の表面を＃１２０のサンド
ペーパーで起毛処理した後、窒素ガス雰囲気中にて９０
０℃で加熱して樹脂を炭化させた。このようにして得ら
れたＳｉＣ繊維成形体の繊維表面にＣＶＤ法によりＳｉ
Ｃコーティング層を形成して、第１図に示す断面形状及
び寸法の、フランジ部１Ａ，円筒部１Ｂ，底面部１Ｃよ
りなり、表面層１ａ及び基層１ｂの積層構造を有する円
筒形フィルタ１を製造した。Example 1 Acetone: phenol resin = 2: 1 on a laminate (thickness 2 mm) in which eight plain weave fabrics of SiC fiber having a diameter of 11 μm were laminated.
The resin liquid (weight ratio) was impregnated. On one surface of this resin-impregnated laminate, a SiC fiber having a length of 2 mm and a diameter of 8.5 μm was sprayed with a resin solution similar to the above by a spray-up method, and then wound around a mold and molded by a vacuum bag method ( The pressure was 200 torr). Then, it was cured in an autoclave. The surface of this cured product is raised with # 120 sandpaper, and then 90% in a nitrogen gas atmosphere.
The resin was carbonized by heating at 0 ° C. Si was formed on the fiber surface of the SiC fiber molding thus obtained by the CVD method.
By forming a C coating layer, a cylindrical filter 1 having a cross-sectional shape and dimensions shown in FIG. 1 and including a flange portion 1A, a cylindrical portion 1B, and a bottom portion 1C and having a laminated structure of a surface layer 1a and a base layer 1b is manufactured. did.
【００５１】なお、得られたフィルタの各層の構成要素
の体積含有率は次の通りである。The volume contents of the constituent elements of each layer of the obtained filter are as follows.
【００５２】表面層 ＳｉＣ繊維：５％ 炭素：２％ ＳｉＣコーティング層：１０％ 空孔：８３％基層 ＳｉＣ繊維：１５％ 炭素：５％ ＳｉＣコーティング層：１５％ 空孔：６５％ また、表面層１ａの厚さは１ｍｍ、基層１ｂの厚さは
１．５ｍｍであった。 Surface layer SiC fiber: 5% Carbon: 2% SiC coating layer: 10% Void: 83% Base layer SiC fiber: 15% Carbon: 5% SiC coating layer: 15% Void: 65% Further, surface layer The thickness of 1a was 1 mm, and the thickness of the base layer 1b was 1.5 mm.
【００５３】得られたフィルタに第２図に示す熱サイク
ルと第３図に示す圧力サイクルとをそれぞれ負荷した
後、排ガス（温度約１５０℃）の処理を行なってダスト
負荷の有無に対する圧力損失を比較測定し、結果を第４
図に示した。The resulting filter was loaded with the heat cycle shown in FIG. 2 and the pressure cycle shown in FIG. 3, respectively, and then treated with exhaust gas (temperature of about 150 ° C.) to reduce the pressure loss with or without dust load. The result of the fourth comparison measurement
As shown in the figure.
【００５４】比較例１ 市販のガラス繊維製バッグフィルタ（内径１１５ｍｍ，
外径１２０ｍｍ，長さ１０００ｍｍ）について、実施例
１と同様にして圧力損失の比較測定を行ない、結果を第
４図に示した。Comparative Example 1 Commercially available glass fiber bag filter (inner diameter 115 mm,
For the outer diameter of 120 mm and the length of 1000 mm), comparative pressure loss measurement was carried out in the same manner as in Example 1, and the results are shown in FIG.
【００５５】比較例２ 起毛処理を施さなかったこと以外は実施例１と同様にし
てフィルタを製造し、同様に圧力損失の比較測定を行な
い、結果を第４図に示した。Comparative Example 2 A filter was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the raising treatment was not performed, and the comparative measurement of pressure loss was performed in the same manner. The results are shown in FIG.
【００５６】第４図より、本発明のフィルタは、ダスト
負荷が大きい場合であっても、圧力損失が小さく、効率
的な除塵処理を行なえることが明らかである。It is apparent from FIG. 4 that the filter of the present invention has a small pressure loss even when the dust load is large and can perform an efficient dust removal process.
【００５７】実施例２ 固形分８重量％のポリビニルアルコール水溶液を含浸さ
せた厚さ３ｍｍのチョップドヤーン成形体（直径１１μ
ｍのＳｉＣ繊維を８００本収束したヤーンを長さ１２ｍ
ｍに切断したチョップドヤーンをＳＭＣ法により成形し
てなるもの）を型に巻き付け、４０℃，３００ｔｏｒｒ
にて真空乾燥した後、表面にアセトン：フェノール＝
２：１（重量比）の樹脂液を含浸させた厚さ３ｍｍのフ
ェルト（直径１１μｍのＳｉＣ繊維の連続繊維よりなる
フェルト）を１層巻き付けた。その後、オートクレーブ
中で硬化させた後、窒素ガス雰囲気中にて９００℃で加
熱して樹脂を炭化させた。このようにして得られたＳｉ
Ｃ繊維成形体の表面をワイヤブラシで起毛処理した後、
ＣＶＤ法によりＳｉＣコーティング層を形成して、第１
図に示す断面形状及び寸法の、フランジ部１Ａ，円筒部
１Ｂ，底面部１Ｃよりなり、表面層１ａ及び基層１ｂの
積層構造を有する円筒形フィルタを製造した。Example 2 A chopped yarn molded body (diameter: 11 μm) having a thickness of 3 mm impregnated with a polyvinyl alcohol aqueous solution having a solid content of 8% by weight.
12m long yarn with 800 m of SiC fibers
The chopped yarn cut into m is molded by SMC method) and wound around a mold at 40 ° C., 300 torr
After vacuum drying at, acetone: phenol = on the surface
One layer of a 3 mm-thick felt (felt made of continuous SiC fibers having a diameter of 11 μm) impregnated with a 2: 1 (weight ratio) resin liquid was wound. Then, after hardening in an autoclave, it was heated at 900 ° C. in a nitrogen gas atmosphere to carbonize the resin. Si thus obtained
After raising the surface of the C fiber molded body with a wire brush,
The SiC coating layer is formed by the CVD method, and the first
A cylindrical filter having a cross-sectional shape and dimensions shown in the figure, which is composed of a flange portion 1A, a cylindrical portion 1B, and a bottom surface portion 1C, and has a laminated structure of a surface layer 1a and a base layer 1b was manufactured.
【００５８】なお、得られたフィルタの各層の構成要素
の体積含有率は次の通りである。The volume contents of the constituent elements of each layer of the obtained filter are as follows.
【００５９】表面層 ＳｉＣ繊維：３％ 炭素：２％ ＳｉＣコーティング層：８％ 空孔：８６％基層 ＳｉＣ繊維：１５％ 炭素：５％ ＳｉＣコーティング層：６％ 空孔：７４％ また、表面層１ａの厚さは１．５ｍｍ、基層１ｂの厚さ
は２．５ｍｍであった。 Surface layer SiC fiber: 3% Carbon: 2% SiC coating layer: 8% Porosity: 86% Base layer SiC fiber: 15% Carbon: 5% SiC coating layer: 6% Porosity: 74% Further, surface layer The thickness of 1a was 1.5 mm, and the thickness of the base layer 1b was 2.5 mm.
【００６０】得られたフィルタに第２図に示す熱サイク
ルと第３図に示す圧力サイクルとをそれぞれ負荷した
後、表１に示すゴミ焼却物を焼却して発生した排ガスを
下記条件で除塵処理し、そのときの圧力損失の変動と捕
集効率の変化をそれぞれ第５図及び第６図に示した。After the heat cycle shown in FIG. 2 and the pressure cycle shown in FIG. 3 were applied to the obtained filter, the exhaust gas generated by incinerating the waste incineration materials shown in Table 1 was removed under the following conditions. The fluctuations in pressure loss and the changes in collection efficiency at that time are shown in FIGS. 5 and 6, respectively.
【００６１】[0061]
【表１】 [Table 1]
【００６２】除塵条件 排ガス量：１２００ｍ3 ／ｈｒ（８２５℃において） 排ガス温度：１０００〜１０５０℃ ダスト種類：ゴミ焼却灰 ダスト濃度：５ｇ／Ｎｍ3 ダスト負荷：約３００ｇ／ｍ2 ・ｈｒ 濾過速度：３．９ｍ／ｍｉｎ（１０２５℃において） フィルタ本数：２８本（濾過面積約５．１ｍ2 ） 再生方法：パルスエア（タイマ制御：約３分間隔） 第５図及び第６図より、本発明のフィルタによれば、長
期にわたり、小さい圧力損失にて、また、高い捕集効率
にて安定に除塵処理できることが明らかである。 Dust removal conditions Exhaust gas amount: 1200 m 3 / hr (at 825 ° C.) Exhaust gas temperature: 1000 to 1050 ° C. Dust type: Dust incinerated ash Dust concentration: 5 g / Nm 3 Dust load: About 300 g / m 2 · hr Filtration rate: 3.9 m / min (at 1025 ° C.) Number of filters: 28 (filtration area of about 5.1 m 2 ) Regeneration method: pulsed air (timer control: about 3 minutes interval) From FIGS. 5 and 6, the filter of the present invention is shown. According to the above, it is clear that the dust removal treatment can be stably performed with a small pressure loss and a high collection efficiency for a long period of time.
【００６３】実施例３ 実施例１と同様の方法により製造した有底筒形フィルタ
を使用して、外形寸法が３ｍ×４．３ｍ×１．５ｍ高さ
で総濾過面積が１７４ｍ2 の除塵器を製造し、前記表１
に示すゴミ焼却物を焼却して発生した排ガスを下記除塵
条件にて処理した。Example 3 Using a bottomed cylindrical filter manufactured by the same method as in Example 1, a dust remover having an outer dimension of 3 m × 4.3 m × 1.5 m and a total filtration area of 174 m 2 was used. Are manufactured according to Table 1 above.
Exhaust gas generated by incinerating the waste incineration product shown in was treated under the following dust removal conditions.
【００６４】その結果、フィルタの捕集効率は処理開始
から半年後においても９９．５％と著しく高く、また、
圧力損失も４ｍ／ｍｉｎの濾過速度で８０ｍｍＡｑと低
く抑えることができ、高効率処理が可能であった。As a result, the collection efficiency of the filter was remarkably high at 99.5% even half a year after the start of treatment, and
The pressure loss could be suppressed to as low as 80 mmAq at a filtration speed of 4 m / min, and high efficiency treatment was possible.
【００６５】除塵条件 排ガス量：９７００Ｎｍ3 ／ｈｒ 処理温度：９００℃ 除塵器出口ダスト濃度：７ｇ／Ｎｍ3 比較例３ 市販のインコネル製バッグフィルタ（外径８．９ｃｍ×
長さ１．０ｍの有底円筒形フィルタ）を用いた除塵器
（外形寸法が外径２．５ｍ×高さ１３ｍ，総濾過面積が
１７４ｍ2 ）で、実施例３と同様に除塵処理を行なっ
た。 Dust removal conditions Exhaust gas amount: 9700 Nm 3 / hr Treatment temperature: 900 ° C. Dust remover outlet dust concentration: 7 g / Nm 3 Comparative Example 3 Commercially available Inconel bag filter (outer diameter 8.9 cm ×
A dust remover (outer diameter: 2.5 m x height: 13 m, total filtration area: 174 m 2 ) using a bottomed cylindrical filter having a length of 1.0 m was used to perform dust removal treatment in the same manner as in Example 3. It was
【００６６】その結果、圧力損失は濾過速度０．４ｍ／
ｍｉｎで２５０ｍｍＡｑと高い上に、処理開始半年後に
は捕集効率はフィルタの腐食劣化のために７５％にまで
低下した。As a result, the pressure loss was 0.4 m / per filtration rate.
In addition to being as high as 250 mmAq at min, the collection efficiency dropped to 75% after 6 months from the start of the treatment due to corrosion deterioration of the filter.
【００６７】比較例４ 起毛処理を施さなかったこと以外は実施例３と同様にし
てフィルタを製造し、同様に除塵処理を行なったとこ
ろ、フィルタの捕集効率は処理開始から半年後において
も９９．５％と著しく高いものであったが、圧力損失は
４ｍ／ｍｉｎの濾過速度で１０５ｍｍＡｑと実施例３の
ものに比べて若干高かった。Comparative Example 4 A filter was manufactured in the same manner as in Example 3 except that the raising treatment was not performed, and the dust removing treatment was performed in the same manner. The collection efficiency of the filter was 99 even after 6 months from the start of the treatment. Although it was remarkably high at 0.5%, the pressure loss was 105 mmAq at a filtration speed of 4 m / min, which was slightly higher than that of Example 3.
【００６８】[0068]
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のフィルタに
よれば、耐熱性、高温での耐腐食性、耐久性に優れ、し
かも圧力損失が小さくかつ薄肉化が可能で、高効率処理
及び除塵設備の小型化に有効なフィルタが提供される。As described in detail above, according to the filter of the present invention, it is excellent in heat resistance, corrosion resistance at high temperature and durability, has a small pressure loss and can be thinned, and is highly efficient. A filter effective for downsizing of dust removing equipment is provided.
【００６９】請求項２のフィルタによれば、ＣＶＤコー
ティング層形成工程におけるハンドリングが容易とな
る。According to the filter of the second aspect, handling in the CVD coating layer forming step becomes easy.
【００７０】請求項３のフィルタによれば、圧力損失が
小さく、取り扱い性に優れ、しかも逆洗時に加えられる
圧力パルスの繰り返しや、熱衝撃の繰り返しにも十分に
耐え得るフィルタが提供される。According to the filter of the third aspect, there is provided a filter having a small pressure loss, excellent handleability, and capable of sufficiently withstanding repeated pressure pulses applied during backwashing and repeated thermal shock.
【００７１】本発明のフィルタによれば、高温排ガスを
冷却することなくそのまま除塵処理することにより、熱
エネルギーの回収再利用が可能とされる。According to the filter of the present invention, the heat energy can be recovered and reused by directly removing the dust without cooling the high temperature exhaust gas.
【図１】実施例１，２で製造したフィルタを示す断面図
である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing filters manufactured in Examples 1 and 2.
【図２】実施例１，２においてフィルタに負荷した熱サ
イクル条件を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing heat cycle conditions applied to a filter in Examples 1 and 2.
【図３】実施例１，２においてフィルタに負荷した圧力
サイクル条件を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing pressure cycle conditions with which a filter is loaded in Examples 1 and 2.
【図４】実施例１及び比較例１，２の結果を示すグラフ
である。FIG. 4 is a graph showing the results of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2.
【図５】実施例２における圧力損失の変動を示すグラフ
である。FIG. 5 is a graph showing changes in pressure loss in Example 2.
【図６】実施例２における捕集効率の変化を示すグラフ
である。FIG. 6 is a graph showing changes in collection efficiency in Example 2.
１ フィルタ １Ａ フランジ部 １Ｂ 円筒部 １Ｃ 底面部 １ａ 表面層 １ｂ 基層 1 Filter 1A Flange 1B Cylindrical 1C Bottom 1a Surface 1b Base
Claims (3)
ナ・シリカ及び炭素よりなる群から選ばれる１種又は２
種以上の繊維で構成される繊維成形体の該繊維表面に、
炭化珪素、窒化珪素、アルミナ及び炭素よりなる群から
選ばれる１種又は２種以上の気相蒸着法によるコーティ
ング層を形成してなるフィルタであって、 前記繊維成形体は、フィルタの表面側を構成する第１繊
維層と、該第１繊維層の裏面側に設けられた第２繊維層
とを備える積層体であって、 該第１繊維層は繊維が不織布状に集合した層であり、か
つ、第２繊維層は繊維の織布の層又はチョップドヤーン
の集合層であり、 前記繊維成形体は前記コーティング層形成に先立ちフィ
ルタ表面側に相当する面が起毛処理されていることを特
徴とするフィルタ。1. One or two selected from the group consisting of silicon carbide, silicon nitride, alumina, alumina-silica and carbon.
On the fiber surface of the fiber molded body composed of at least one kind of fiber,
A filter comprising a coating layer formed by vapor deposition of one or more selected from the group consisting of silicon carbide, silicon nitride, alumina and carbon, wherein the fiber molded body has a surface side of the filter. A laminated body comprising a first fiber layer constituting the first fiber layer and a second fiber layer provided on the back surface side of the first fiber layer, wherein the first fiber layer is a layer in which fibers are gathered in a non-woven fabric, Further, the second fiber layer is a woven fabric layer of fibers or an aggregated layer of chopped yarns, and the fiber molded body has a surface corresponding to a filter surface side that is napped before forming the coating layer. The filter to do.
体は繊維を炭素又は黒鉛で接合してなることを特徴とす
るフィルタ。2. The filter according to claim 1, wherein the fiber molded body is formed by bonding fibers with carbon or graphite.
層で構成される表面層の繊維の体積含有率が１〜１０
％、コーティング層の体積含有率が２〜２０％、繊維を
接合する炭素又は黒鉛の体積含有率が１〜２０％、空孔
の体積含有率が５０〜９６％であり、第２繊維層で構成
される基層の繊維の体積含有率が５〜２０％、コーティ
ング層の体積含有率が５〜２０％、繊維を接合する炭素
又は黒鉛の体積含有率が１〜２０％、空孔の体積含有率
が４０〜８９％であることを特徴とするフィルタ。3. The filter according to claim 2, wherein the surface layer constituted by the first fiber layer has a volume content of fibers of 1 to 10.
%, The coating layer has a volume content of 2 to 20%, the carbon or graphite for bonding the fibers has a volume content of 1 to 20%, and the pores have a volume content of 50 to 96%. 5 to 20% by volume of fibers in the base layer, 5 to 20% by volume of coating layer, 1 to 20% by volume of carbon or graphite that joins the fibers, and volume of voids. A filter having a rate of 40 to 89%.
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