JPH09313837A - Filter and its production - Google Patents
Filter and its productionInfo
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- JPH09313837A JPH09313837A JP16234296A JP16234296A JPH09313837A JP H09313837 A JPH09313837 A JP H09313837A JP 16234296 A JP16234296 A JP 16234296A JP 16234296 A JP16234296 A JP 16234296A JP H09313837 A JPH09313837 A JP H09313837A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】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一ビ
ン流入ガス又は高炉排ガスなどの高温ガス中のダスト除
去に利用するのに好適であるとともに、特に石炭利用複
合発電システムの集塵に用いるのに好適な除塵用フィル
タ及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used for removing dust from a high temperature gas such as an exhaust gas from a refuse incinerator, an exhaust gas from a boiler outlet, a gas flowing into a furnace top pressure turbine of a steelmaking blast furnace or a blast furnace exhaust gas. The present invention relates to a dust filter suitable for use in dust collection of a combined power generation system using coal, and a manufacturing method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】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。また、化石燃料の燃焼においてエネル
ギーの有効利用を促進させるために加圧流動層複合発電
や石炭ガス化複合発電などの複合発電システムの開発が
行われているが、この場合も、燃焼排ガスや還元性ガス
によりガスタービンを駆動させる際に、摩耗、腐食防止
のためにタービン入口までに石炭ガス中の硫黄化合物や
粒子状物質などを除去する必要があり、高温集塵が極め
て重要となっている。2. Description of the Related Art In dust removal processing of exhaust gas from a dust 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 in a boiler to obtain high temperature and high pressure steam. And by using this for power generation, thermal energy can be effectively recovered as electrical energy. In addition, in order to promote the effective use of energy in the combustion of fossil fuels, combined power generation systems such as pressurized fluidized bed combined cycle power generation and coal gasification combined cycle power generation are being developed. When a gas turbine is driven by a natural gas, it is necessary to remove sulfur compounds and particulate matter in the coal gas up to the turbine inlet to prevent wear and corrosion, and high temperature dust collection is extremely important. .
【０００３】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、１０
００℃以上での使用が可能であることが望まれる。ま
た、ゴミ焼却炉の排ガス中には腐食性のＨＣｌやＣｌ2
が含まれており、また、石炭利用複合発電システムにお
いてもダストによる摩耗や、腐食性ガスによるタービン
腐食の問題を生じるため、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。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。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。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。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-removing filter has a high heat-resistant temperature.
It is desired that it can be used at 00 ° C or higher. In addition, corrosive HCl and Cl 2 are contained in the exhaust gas of the refuse incinerator.
In addition, since it also causes problems of abrasion due to dust and turbine corrosion due to corrosive gas in a combined cycle power generation system using coal, as a dust filter, in addition to high heat resistance temperature, It is desired to have excellent corrosion resistance. 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. 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 improve the dust removal efficiency, but in order to reduce the passage velocity, the dust remover must be enlarged. I have no choice. Further, the thick filter itself becomes bulky, which leads to an increase in size of the dust remover.
【０００４】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。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.
【０００５】しかし、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２５０〜３００
℃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。However, among the conventional filters, the glass fiber bag filter has a maximum operating temperature of 250 to 300.
The temperature is about 0 ° 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.
【０００６】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 terms of corrosion resistance and cannot be used for dust removal of corrosive gas. There are drawbacks.
【０００７】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., and since it is made of sintered ceramic, it has a wall thickness and a large porosity, so that the pressure loss is large. is there.
【０００８】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。Although the maximum operating temperature of the ceramic tube filter is as high as 900 to 1000 ° C., since it is made of sintered ceramic, it has a drawback that it is thick and has a large pressure loss as described above.
【０００９】しかも、既存のセラミックフィルタはＳｉ
Ｏ2やＡｌ2Ｏ3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できず、熱衝撃により割れやすいと
いう欠点がある。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, and has the drawback that it is easily cracked by thermal shock.
【００１０】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.
【００１１】このような観点から、出願人は、ｌ０００
℃以上の高温でも使用でき、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、
かつ薄肉で、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を満たし、ゴミ焼却排ガスの除塵用
フィルタとして用いることのできるフィルタを提供した
（特開平７−１１６４３３号公報）。From such a point of view, the applicant has proposed that
It can be used at high temperature of ℃ or more, in corrosive atmosphere containing Cl 2 and HCl, and at high temperature,
Further, there is provided a filter which is thin, has a small pressure loss, and can be downsized in a dust remover, and can be used as a dust removing filter for dust incineration exhaust gas (Japanese Patent Laid-Open No. 7-116433).
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記フィルタ
でも、最大除塵効率は上述した石炭利用複合発電システ
ムで要求されるダスト濃度以下にはできない欠点があっ
た。However, even the above filter has a drawback that the maximum dust removal efficiency cannot be set to be equal to or lower than the dust concentration required in the coal-utilizing combined cycle power generation system described above.
【００１３】本発明は、上記フィルタの研究を更に進め
て、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
塵用フィルタとしつつ、特に石炭利用複合発電システム
等において要求される細かいダストの捕集効率を向上さ
せ、集塵出口ダスト濃度を１０ｍｇ／ｍ3Ｎ以下にまで
低下できるフィルタを提供することを目的とするもので
ある。The present invention further advances the research on the above filter, and has a high heat resistance and corrosion resistance that can be used even in a corrosive atmosphere at high temperature, and has a small pressure loss and a thin dust removal filter, and in particular, An object of the present invention is to provide a filter capable of improving the collection efficiency of fine dust required in a combined power generation system using coal and reducing the dust concentration at the dust collection outlet to 10 mg / m 3 N or less.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るフィルタは、炭化珪素、窒化珪素、ア
ルミナ、アルミナ・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
を、単繊維が不織布状に集合した除塵表面側を構成する
第１繊維層と、該第１繊維層の裏面側に積層され前記繊
維の織布の層又はチョップドヤーンの集合層からなる第
２繊維層とから形成し、前記繊維成形体の繊維表面に、
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り、前記表面層の除塵面に炭化珪
素、窒化珪素、アルミナ、炭素及び黒鉛よりなる群から
選ばれる１種又は２種以上のウィスカ凝集層を設け、該
ウィスカ凝集層のウィスカ表面に炭化珪素、窒化珪素及
びアルミナよりなる群から選ばれる１種又は２種以上の
気相蒸着されたコーティング層を形成してなるものであ
る。当該フィルタにおいて、繊維成形体は繊維を炭素又
は黒鉛で接合することができる。In order to achieve the above object, the filter according to the present invention comprises at least one selected from the group consisting of silicon carbide, silicon nitride, alumina, alumina-silica and carbon. A fiber molded body composed of fibers, a first fiber layer constituting a dust-removing front surface side where single fibers are gathered in a non-woven fabric, and a woven cloth layer or chopped layer laminated on the back surface side of the first fiber layer. And a second fiber layer composed of an aggregate layer of yarns, on the fiber surface of the fiber molded body,
A coating layer is formed by a vapor deposition method of one or more selected from the group consisting of silicon carbide, silicon nitride, alumina and carbon, and silicon carbide, silicon nitride, alumina, One or more whisker aggregation layers selected from the group consisting of carbon and graphite are provided, and one or more species of whiskers of the whisker aggregation layer selected from the group consisting of silicon carbide, silicon nitride and alumina are provided. It is formed by forming a coating layer vapor-deposited. In the filter, the fiber molding may have fibers bonded with carbon or graphite.
【００１５】また、本発明に係るフィルタの製造方法
は、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、アルミナ・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
維で構成される織布の層又はチョップドヤーンの集合層
からなる基層の片面に単繊維を不織布状に集合させてな
る表面層を積層形成し、前記積層繊維成形体の繊維表面
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種以上の気相蒸着させてコーテ
ィング層を形成し、前記表面繊維層の除塵表面に炭化珪
素、窒化珪素、アルミナ、炭素及び黒鉛よりなる群から
選ばれる１種又は２種以上のウィスカスラリを含浸乾燥
し、該ウィスカ表面に炭化珪素、窒化珪素及びアルミナ
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ことを特徴として
いる。Further, the method for producing a filter according to the present invention is a layer of woven cloth composed of one or more fibers selected from the group consisting of silicon carbide, silicon nitride, alumina, alumina-silica and carbon. Alternatively, a surface layer obtained by assembling single fibers into a non-woven fabric is laminated and formed on one surface of a base layer consisting of an aggregated layer of chopped yarn, and silicon carbide, silicon nitride, alumina and carbon are formed on the fiber surface of the laminated fiber molded body. One or two or more selected from the group is vapor-deposited to form a coating layer, and one surface selected from the group consisting of silicon carbide, silicon nitride, alumina, carbon and graphite is formed on the dust-removed surface of the surface fiber layer, or Two or more kinds of whisker slurries are impregnated and dried, and the surface of the whiskers is coated with one or more kinds selected from the group consisting of silicon carbide, silicon nitride and alumina by a vapor deposition method. It is characterized in that by forming a.
【００１６】[0016]
【作用】本発明のフィルタは、ＳｉＣ繊維、Ｓｉ3Ｎ4繊
維、Ａｌ2Ｏ3繊維、Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2繊維又はＣ繊維
により、表層のフィルタ本体を第１繊維層の単繊維の不
織布状集合層とし、その裏面に基層の第２繊維層を織布
又はチョップドヤーンの集合体として表面層の補強層と
して構成され、前記フィルタ繊維表面にＳｉＣ、Ｓｉ3
Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3又はＣのＣＶＤコーティング層を形成し
たフィルタ本体に対し、更に、前記第１繊維層の除塵表
面部分にセラミックスウィスカを含浸、乾燥させた後、
更にウィスカ凝集体のウィスカ表面にＳｉＣ、Ｓｉ
3Ｎ4、又はＡｌ2Ｏ3のＣＶＤコーティング層を形成した
フィルタ構造としてなるものであり、特にフィルタ表面
層のウィスカ凝集体における微細な孔による初期捕集を
なす構成であるため、細かいダストの集塵機能に優れて
いる。The filter of the present invention comprises a SiC fiber, a Si 3 N 4 fiber, an Al 2 O 3 fiber, an Al 2 O 3 .SiO 2 fiber or a C fiber, and the filter body of the surface layer is made of a single fiber of the first fiber layer. A non-woven fabric aggregate layer is formed on the back side of which a second fiber layer as a base layer is formed as a woven fabric or an aggregate of chopped yarns as a reinforcing layer of the surface layer, and SiC, Si 3 is formed on the surface of the filter fiber.
The filter body on which the CVD coating layer of N 4 , Al 2 O 3 or C was formed was further impregnated with ceramic whiskers on the dust-removed surface portion of the first fiber layer and dried,
Furthermore, SiC, Si on the whisker surface of the whisker aggregate
The filter structure has a 3N 4 or Al 2 O 3 CVD coating layer formed thereon, and in particular, the structure is such that the initial collection by fine pores in the whisker agglomerates of the filter surface layer results in the generation of fine dust. Excellent in dust collection function.
【００１７】フィルタ本体は高耐熱性材料のみで構成さ
れ、かつ繊維表面にＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3又はＣ
のＣＶＤコーティング層を形成することから、１０００
℃以上の高温でも使用可能な優れた耐熱性を備え、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、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、高強度構造となる。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。The filter body is composed of only a high heat resistant material, and has SiC, Si 3 N 4 , Al 2 O 3 or C on the fiber surface.
From forming the CVD coating layer of
Since the fiber molded body has excellent heat resistance that can be used even at a high temperature of 0 ° C. or higher, and the 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 the fibers of the first fiber layer enables the surface layer on the filter dust removal side to be efficiently subjected to the dust removal treatment with a small pressure loss, while the woven cloth or chopped fibers of the second fiber layer is used. Due to the aggregate of yarns, the base layer of the filter effectively acts as a reinforcing layer of the surface layer, is excellent in handleability, and has a high-strength structure capable of sufficiently withstanding repeated pressure pulses and thermal stress applied during backwashing. 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.
【００１８】本発明では、更にこの作用に加え、上記第
１繊維層の除塵表面の表層部にセラミックスウィスカ凝
集層を形成し、ウィスカ表面にセラミックスコーティン
グ層を形成しているため、表層面での一次ダスト捕集が
行われ、次いで内層側での二次ダスト捕集が行われる。
ウィスカ凝集層では微細な孔による捕集機能により細か
いダストが効率的に捕集され、初期の集塵効率が高くな
り、フィルタ本体での捕集効率が９９．５％であったの
に対し、ウィスカ凝集層を表層部に設けた本発明では初
期の集塵効率が９９．９９％にも達した。また、圧損に
関しては、上記フィルタ本体のみよりはウィスカ凝集体
の存在により圧損が大きいものの、集塵運転に伴う圧損
の上昇は少ないものとなる。これはウィスカ凝集体の内
部にダストが入り込むことが極力阻止され、基本的に表
面捕集作用をなすからである。また、ウィスカ凝集層で
は微細な孔による捕集であるため、ダスト粒が除塵表面
にて堆積されるだけであり、目詰まりし難いものとなっ
ており、これによりパルスジェットによるダスト払い落
としを繰り返した後も、圧損上昇を低く抑えることがで
き、経時的圧損上昇が小さいものとなっている。このた
め、特に石炭利用複合発電システム等のように、排気ガ
スをタービンに導くような経路に上記フィルタを配置す
ることにより、従来のセラミックフィルタで最大効率と
称されている限度以上の捕集効率を実現できるようにな
った。In the present invention, in addition to this function, a ceramic whisker aggregation layer is formed on the surface layer portion of the dust removing surface of the first fiber layer, and a ceramic coating layer is formed on the whisker surface. The primary dust is collected, and then the secondary dust is collected on the inner layer side.
In the whisker agglomeration layer, fine dust is efficiently collected due to the collection function of fine pores, the initial dust collection efficiency is high, and the collection efficiency in the filter body was 99.5%, In the present invention in which the whisker aggregation layer is provided in the surface layer portion, the initial dust collection efficiency reached 99.99%. Regarding the pressure loss, the pressure loss is larger than that of the filter body alone due to the presence of the whisker aggregates, but the increase of the pressure loss due to the dust collecting operation is small. This is because dust is prevented from entering the inside of the whisker aggregates as much as possible, and basically the surface trapping action is performed. Also, since the whisker aggregation layer is collected by minute holes, dust particles are only accumulated on the dust removal surface, which makes it difficult to clog the dust particles. After that, the increase in pressure loss can be suppressed to a low level, and the increase in pressure loss over time is small. Therefore, by arranging the filter in a path that guides the exhaust gas to the turbine, particularly in a combined cycle power generation system using coal, etc., the collection efficiency exceeding the limit called maximum efficiency in the conventional ceramic filter is achieved. Can be realized.
【００１９】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.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】以下に本発明の具体的実施の形態
を詳細に説明する。本発明のフィルタは、上述したよう
に、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ 3Ｎ4）、アル
ミナ（Ａｌ2Ｏ3）、アルミナ・シリカ（Ａｌ2Ｏ3・Ｓｉ
Ｏ2）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を、除塵表面側
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により形成し、前記
第１繊維層は単繊維が不織布状に集合した層とし、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
の集合層としてなり、繊維成形体の繊維表面に、炭化珪
素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）、アルミナ（Ａｌ
2Ｏ3）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、
前記第１繊維層の除塵表面に炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化
珪素（Ｓｉ3Ｎ4）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、炭素（Ｃ）
及び黒鉛よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のウ
ィスカスラリを含浸乾燥し、該ウィスカ表面に炭化珪素
（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）、アルミナ（Ａｌ2
Ｏ3）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。この場合
において、前記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。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Specific embodiments of the present invention are described below.
Will be described in detail. The filter of the present invention is as described above.
In addition, silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3NFour), Al
Mina (AlTwoOThree), Alumina / silica (AlTwoOThree・ Si
OTwo) And carbon (C), or
Dust removal surface side of a fiber molded body composed of two or more types of fibers
Provided on the back side of the first fiber layer that constitutes the
And a second fiber layer formed by
The first fiber layer is a layer in which single fibers are gathered in a non-woven fabric.
The second fiber layer is a woven fiber layer or chopped yarn
As a collective layer of
Silicon (SiC), Silicon Nitride (SiThreeNFour), Alumina (Al
TwoOThree) And carbon (C), or
Forming a coating layer by two or more vapor deposition methods,
Silicon dust (SiC), nitriding on the dust-removing surface of the first fiber layer
Silicon (SiThreeNFour), Alumina (AlTwoOThree), Carbon (C)
And one or more kinds of graphite selected from the group consisting of graphite
Impregnation with a whiskers slurry and drying, the silicon carbide on the surface of the whiskers
(SiC), silicon nitride (SiThreeNFour), Alumina (AlTwo
OThree) One or more gas phases selected from the group consisting of
A coating layer is formed by a vapor deposition method. in this case
In the fiber molding, the fibers are bonded with carbon or graphite.
It is characterized by being done.
【００２１】以下に本発明に係るフィルタを、本発明の
フィルタの製造方法に従って詳細に説明する。本発明の
フィルタを製造するには、まず、ＳｉＣ繊維、Ｓｉ3Ｎ4
維繊、Ａｌ2Ｏ3繊維、Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2繊維又はＣ繊
維を用いて繊維成形体を製造する。The filter according to the present invention will be described in detail below according to the method for manufacturing the filter of the present invention. In order to manufacture the filter of the present invention, first, SiC fiber, Si 3 N 4
A fiber molding is manufactured using fiber, Al 2 O 3 fiber, Al 2 O 3 .SiO 2 fiber or C fiber.
【００２２】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。第１繊維層 長さ０．５ｍｍ以上の単繊維の不織布状の集合層 （長さ０．５ｍｍより短いと繊維と繊維の交差により形
成される空隙率が小さくなり、フィルタの圧力損失が増
大する。）第２繊維層 （ａ） 繊維の織布を１枚又は複数枚積層した層 又は （ｂ） 長さ１ｍｍ以上のチョップドヤーンの集合層 （長さが１ｍｍより短いと、セラミックをコーティング
した場合、繊維による補強効果がなく、逆洗圧力に耐え
られないフィルタとなる。This fiber molding has the following first fiber layer and second fiber layer.
It has a laminated structure composed of a fiber layer. The first fiber layer is a non-woven fabric-like aggregate layer of monofilaments having a length of 0.5 mm or more. .) Second fiber layer (a) Layer in which one or a plurality of fiber woven fabrics are laminated, or (b) Collected layer of chopped yarn having a length of 1 mm or more (when the length is shorter than 1 mm, ceramic coating is performed. The filter does not have a fiber reinforcing effect and cannot withstand backwashing pressure.
【００２３】なお、上記第１繊維層、第２繊維層におい
て、単繊維径は５〜２０μｍ程度であることが好まし
い。繊維径＜５μｍであると、繊維と繊維の交差により
形成される空隙率が小さくなり、フィルタの圧力損失が
増大する。また繊維径＞２０μｍであると、繊維と繊維
の交差により形成される空隙が大きくなり、ウィスカ凝
集層の形成が困難となる。これは空孔が大であるとウィ
スカ凝集層が乾燥や蒸着処理工程で脱落し易くなり、脱
落により大きな空孔が残存するフィルタとなって、この
孔からダストが通過しフィルタ機能を果たさなくなるか
らである。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。In the first fiber layer and the second fiber layer, the single fiber diameter is preferably about 5 to 20 μm. When the fiber diameter is <5 μm, the porosity formed by the intersection of the fibers becomes small, and the pressure loss of the filter increases. Further, when the fiber diameter is> 20 μm, the voids formed by the intersection of the fibers become large, and it becomes difficult to form the whisker aggregation layer. This is because if the pores are large, the whisker agglomerate layer will easily fall off during the drying or vapor deposition process, and the large pores will remain due to the dropout, and dust will pass through this hole and the filter function will not be fulfilled. Is. Further, in (b), the chopped yarn is preferably a bundle of about 500 to 2000 such single fibers.
【００２４】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、単
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 two-layered cloth-like body obtained by spraying single fibers together with a resin by a spray-up method onto one surface of a woven fabric of fibers laminated and impregnated with the 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.
【００２５】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
させた連続単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。Also, after the aggregate of chopped yarns impregnated with resin is wound around a mold, a continuous monofilament non-woven fabric impregnated with resin is wrapped around the surface, and after curing, the resin is carbonized ( Or graphitization).
【００２６】この場合、樹脂としてはフェノール樹脂、
エポキシ樹脂、ポリビニルアルコ一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 resins used in 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.
【００２７】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 carbonizing or graphitizing a resin joins the contacts of the fibers.
【００２８】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 laminate 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.
【００２９】上記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
率の大きい多孔繊維成形体を容易に製造することができ
る。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 method for producing the above fiber molded body is not limited to the above method. However, according to the above method for joining fibers with carbon or graphite, the handling up to the CVD coating in the next step can be achieved. It is possible to easily manufacture a porous fiber molded article that has sufficient durability and has a high porosity. The fibers of the first fiber layer and the fibers of the second fiber layer forming the fiber molded body may be the same material or different materials, but by using fibers of the same material The generation of stress due to the difference in thermal expansion is prevented, which is advantageous for use at higher temperatures.
【００３０】また、上述の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、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ
2Ｏ3又はＣのＣＶＤコーティング層を形成することによ
り、繊維表面の耐熱強度が向上されるとともに繊維同志
の結合性が増したフィルタ本体が製造される。このよう
なフィルタ本体では、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。表面層 （第１繊維層） 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 （第２繊維層） 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％Further, SiC, Si 3 N 4 and Al are formed on the fiber surface of the above-mentioned fiber molding so that a predetermined proportion of pores remain.
By forming the CVD coating layer of 2 O 3 or C, the filter body in which the heat resistance strength of the fiber surface is improved and the bondability between the fibers is increased is manufactured. In such a filter main body, the fibers constituting the fiber molded body, carbon or graphite for joining the fibers, the above-mentioned CVD coating layer and the volume content of the pores, dust removal efficiency, pressure loss, heat resistance, mechanical From the viewpoint of physical properties, durability, etc., the surface layer corresponding to the first fiber layer and the base layer corresponding to the second fiber layer each preferably have the following ranges. Surface layer (first fiber layer) Fiber: 1 to 10% Carbon or graphite: 1 to 20% CVD coating layer: 2 to 20% Porosity: 50 to 96% Base layer (second fiber layer) Fiber: 5 to 20% Carbon or graphite: 1 to 20% CVD coating layer: 5 to 20% Porosity: 40 to 89%
【００３１】この含有率の臨界的意義は次の通りであ
る。 表面層について （１）繊維＜１％ 逆洗時のガスの風圧により損傷しや
すくなる。 繊維＞１０％ 圧力損失が大きくなる。 （２）炭素又は黒鉛＜１％ ＣＶＤコーティング前のハ
ンドリングに耐えられる結合強度が得られない。 炭素又は黒鉛＞２０％ 圧力損失が増大し、圧力損失が
低下するためにコーティング層を薄くする必要が生じ、
逆洗圧力に耐えられない。 （３）ＣＶＤコーティング層＜２％ 繊維と繊維の結合
力が弱く、逆洗時の風圧に耐えられない。 ＣＶＤコーティング層＞２０％ 脆くなって熱衝撃に耐
えられなくなる。 （４）空孔＜５０％ 圧力損失が大となる。 空孔＞９６％ 強度が低下し、逆洗に耐えられず、ウィ
スカ凝集層の形成が困難となってしまう。 基層について （１）繊維＜５％ 逆洗に耐える強度が得られない。 繊維＞２０％ 圧力損失が大きくなる。 （２）炭素又は黒鉛＜１％ ＣＶＤコーティング前のハ
ンドリングに耐えられる結合強度が得られない。 炭素又は黒鉛＞２０％ 圧力損失が増大し、圧力損失が
低下するためにコーティング層を薄くする必要が生じ、
逆洗圧力に耐えられない。 （３）ＣＶＤコーティング層＜５％ 繊維と繊維の結合
力が弱く、逆洗時の風圧に耐えられない。 ＣＶＤコーティング層＞２０％ 脆くなって熱衝撃に耐
えられなくなる。 （４）空孔＜４０％ 圧力損失が大となる。 空孔＞８９％ 強度が低下し、逆洗に耐えられない。The critical significance of this content is as follows. About surface layer (1) Fiber <1% Damaged easily by wind pressure of gas during backwashing. Fiber> 10% Greater pressure loss. (2) Carbon or graphite <1% Bond strength that cannot withstand handling before CVD coating cannot be obtained. Carbon or graphite> 20% Increased pressure loss and reduced pressure loss necessitates a thinner coating layer,
Can't stand backwash pressure. (3) CVD coating layer <2% The binding force between the fibers is weak and the wind pressure during backwash cannot be endured. CVD coating layer> 20% Brittle and unable to withstand thermal shock. (4) Voids <50% Large pressure loss. Porosity> 96% Strength is reduced, backwash cannot be endured, and formation of a whisker aggregate layer becomes difficult. Regarding the base layer (1) Fiber <5% The strength to withstand backwashing cannot be obtained. Fiber> 20% Higher pressure loss. (2) Carbon or graphite <1% Bond strength that cannot withstand handling before CVD coating cannot be obtained. Carbon or graphite> 20% Increased pressure loss and reduced pressure loss necessitates a thinner coating layer,
Can't stand backwash pressure. (3) CVD coating layer <5% The binding force between fibers is weak and the wind pressure during backwash cannot be endured. CVD coating layer> 20% Brittle and unable to withstand thermal shock. (4) Voids <40% Large pressure loss. Porosity> 89% Strength is reduced and back wash cannot be endured.
【００３２】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。表面層の厚さが０．５ｍｍ以下では、厚さが薄過
ぎるために、大きな空孔が存在する第２繊維層にまでス
ラリが大量に含浸し、セラミックスコーティングがこの
第２繊維層内のウィスカ表面にも付着する。セラミック
がコーティングされたウィスカ層内には小さな径の孔が
存在するので、この層が厚くなり過ぎると圧力損失が大
きくなり、石炭利用複合発電システムに利用できない除
塵フィルタとなってしまうのである。また、表面層の厚
さが５ｍｍを越えると、第１繊維層の孔の径はセラミッ
クがコーティングされたウィスカ凝集層内の孔の径より
は大きいが、この厚さ以上になると圧力損失が大きくな
り、石炭利用複合発電システムに利用できない除塵フィ
ルタとなってしまうのである。更に、基層の厚さが１ｍ
ｍ以下では、製作工程でのハンドリングにより破損しや
すくなり、歩留りが悪化して製品価格が高くなってしま
う。また、基層の厚さが１０ｍｍを越えると、圧力損失
が大きくなり、石炭利用複合発電システムに利用できな
い除塵フィルタとなってしまうのである。The thickness of each of the surface layer and the base layer is preferably 0.5 to 5 mm for the surface layer and 1 to 10 mm for the base layer. When the thickness of the surface layer is 0.5 mm or less, the thickness is too thin, so that a large amount of the slurry is impregnated even in the second fiber layer having large pores, and the ceramic coating causes the whisker in the second fiber layer to be present. Also adheres to the surface. Since pores with a small diameter are present in the ceramic-coated whisker layer, if this layer becomes too thick, the pressure loss will increase, resulting in a dust filter that cannot be used in a coal-based combined cycle power generation system. When the thickness of the surface layer exceeds 5 mm, the diameter of the pores of the first fiber layer is larger than the diameter of the pores in the whisker agglomerate layer coated with ceramic. That is, it becomes a dust filter that cannot be used in a coal-based combined cycle power generation system. Furthermore, the thickness of the base layer is 1 m
If it is less than m, it is likely to be damaged by handling in the manufacturing process, resulting in poor yield and high product price. Further, when the thickness of the base layer exceeds 10 mm, the pressure loss becomes large, and the dust filter cannot be used in the coal-based combined cycle power generation system.
【００３３】このようなフィルタ本体の形状としては特
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）時の庄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。 （Ａ） 有底又は無底円筒形状 （Ｂ） 有底又は無底角筒形状 （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）The shape of such a filter body is not particularly limited, but in order to reduce the pressure loss and to enhance the durability against the pressure force during backwashing of the filter (removal of accumulated dust), The shapes of (A) to (C) are preferable. (A) Bottomed or bottomless cylindrical shape (B) Bottomed or bottomless rectangular tube shape (C) Tapered in the length direction in (A) or (B) above (on one end side and the other end side) (The size of the cross section is different)
【００３４】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。ｔ＜√
（Ｒ／３０）では圧力損失は小さいものの逆洗圧力によ
り破損し易く、ｔ＞１５ｍｍでは耐逆洗圧力性は良好で
あるものの、圧力損失が大きくなるからである。From the viewpoint of pressure loss and backwash pressure resistance, the filter wall thickness t is √ (R
It is preferable that / 30) <t <15 mm. t <√
This is because at (R / 30), the pressure loss is small, but it is easily damaged by the backwash pressure, and at t> 15 mm, the backwash pressure resistance is good but the pressure loss becomes large.
【００３５】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。Here, the radius R of the filter is the inner radius of the cylindrical filter (A) (the average inner radius if it is not a perfect circle), and the radius of the circumscribed circle of the inner wall of the rectangular filter (B), and the taper. In the attached filter (C), the larger radius is used in the radii in (A) and (B).
【００３６】上記フィルタ本体において、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 above filter body, 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, the difference in thermal expansion is caused. This prevents the generation of stress, which is advantageous for use at higher temperatures.
【００３７】本発明に係るフィルタは、上記フィルタ本
体の成形の後、第１層の除塵表面となる領域の空孔にセ
ラミックスウィスカを含浸して乾燥させるのである。こ
のウィスカの材質としては、ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2
Ｏ3、Ｃ、又は黒鉛が好適であり、この中から１種また
は２種以上のウィスカをスラリ化し、これをフィルタ除
塵表面部に吹き付け法や刷毛による塗布方法で、除塵表
面にウィスカスラリ層を形成し、表面に付着した余分の
スラリを拭き取りや刷毛で除去する。In the filter according to the present invention, after the filter body is molded, the ceramic whiskers are impregnated into the pores in the region of the first layer which will be the dust-removing surface and dried. The material of this whisker is SiC, Si 3 N 4 , Al 2
O 3 , C, or graphite is suitable, and one or more whiskers are slurried from these, and a whisker slurry layer is formed on the dust-removing surface by spraying the dust-removing surface of the filter or applying it with a brush. The excess slurry that has formed and adhered to the surface is removed by wiping or brushing.
【００３８】セラミックスウィスカのスラリ化は次のよ
うにして行えばよく、適宜バインダを使用することがで
きる。 （１）ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4ウィスカ ウィスカ ＝４０重量％、 水 ＝５９．７重量％、 ジエチルアミン＝０．３％ を混合し、ボールミルにより１時間混練する。 （２）Ａｌ2Ｏ3ウィスカ ウィスカ ＝７０重量％、 水 ＝２９．５重量％、 解膠剤（アクリル系オリゴマー酸型）＝０．５％ を混合し、ボールミルにより１時間混練する。 （３）Ｃウィスカ ウィスカ ＝６０重量％、 エタノール ＝４０重量％、 を混合し、ボールミルにより１時間混練する。Slurrying of the ceramic whiskers may be carried out as follows, and a binder may be used appropriately. (1) SiC, Si 3 N 4 whiskers = 40% by weight, water = 59.7% by weight, diethylamine = 0.3% are mixed and kneaded by a ball mill for 1 hour. (2) Al 2 O 3 whiskers Whiskers = 70% by weight, water = 29.5% by weight, peptizer (acrylic oligomer acid type) = 0.5% are mixed and kneaded by a ball mill for 1 hour. (3) C whisker Whisker = 60% by weight, ethanol = 40% by weight, and kneaded with a ball mill for 1 hour.
【００３９】このようにして得られたウィスカスラリ
は、フィルタ本体の除塵表面部の空孔内に含浸される。
含浸の程度としては、圧損増大の影響を回避するために
表層部分のみに含浸させればよいが、含浸の程度は、 （ウィスカ平均径×１０）＜（ウィスカ含浸深さ）＜１
ｍｍ が望ましい。ウィスカ平均径の１０倍以下では大きな気
孔が残存し易く、除塵効率が低下するからである。ま
た、セラミックスをコーティングしたウィスカ層には微
細な孔が開いているので、この層が厚くなり過ぎると圧
力損失が大きくなる。この層の厚さが１ｍｍ以上では、
石炭利用複合発電システムの除塵装置に要求される圧力
損失値を上回るので、上限は１ｍｍ未満であることが望
ましい。The whisker slurry thus obtained is impregnated into the pores on the dust removing surface of the filter body.
As for the degree of impregnation, it is sufficient to impregnate only the surface layer portion in order to avoid the effect of increased pressure loss, but the degree of impregnation is (whisker average diameter × 10) <(whisker impregnation depth) <1
mm is preferable. This is because if the whisker average diameter is 10 times or less, large pores are likely to remain, and the dust removal efficiency is reduced. Further, since fine holes are formed in the whisker layer coated with ceramics, if this layer becomes too thick, pressure loss increases. When the thickness of this layer is 1 mm or more,
The upper limit is preferably less than 1 mm because it exceeds the pressure loss value required for the dust remover of the coal-utilizing combined cycle power generation system.
【００４０】ウィスカスラリの含浸後、水や有機溶媒が
沸騰しない温度、圧力条件で乾燥させ、セラミックスウ
ィスカのみを残留させればよい（バインダを使用する場
合はバインダ成分も残留させる）。これによって、フィ
ルタ本体の除塵表面層にセラミックスウィスカ凝集層が
形成され、この部分での空孔率は基体部分よりも低い
が、細かいダストの捕集が可能となる。After the impregnation with the whisker slurry, the ceramics whiskers may be left alone by drying under the temperature and pressure conditions at which water or the organic solvent does not boil (when the binder is used, the binder component is also left). As a result, a ceramic whisker aggregation layer is formed on the dust-removing surface layer of the filter body, and although the porosity at this portion is lower than that at the substrate portion, fine dust can be collected.
【００４１】次いで、上記セラミックスウィスカ凝集層
のウィスカ表面にＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、又はＡｌ2Ｏ3のＣ
ＶＤコーティング層を形成するのである。これはウィス
カ相互の結合性を補強するためのもので、ＣＶＤ処理に
より含浸したウィスカ凝集体表面の平均膜厚ｔm、すな
わち、ウィスカ表面に被覆されたセラミッスク膜の平均
厚さが、 ０．５μｍ＜ｔm＜５μｍ の範囲で蒸着させるのである。０．５μｍ以下では強
度、耐熱性、耐食性が弱く、５μｍ以上では空孔率が小
さくなり圧損が増大するからである。Then, on the whisker surface of the ceramic whisker agglomerated layer, SiC, Si 3 N 4 or C of Al 2 O 3 is added.
The VD coating layer is formed. This is to reinforce the bondability between the whiskers, and the average film thickness t m of the surface of the whisker aggregates impregnated by the CVD treatment, that is, the average thickness of the ceramics film coated on the whisker surface is 0.5 μm. The vapor deposition is performed within the range of <t m <5 μm. This is because if the thickness is 0.5 μm or less, the strength, heat resistance and corrosion resistance are weak, and if the thickness is 5 μm or more, the porosity decreases and the pressure loss increases.
【００４２】このように構成された本発明のフィルタ
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に有効であるが、特に
高温、腐食性ガスの除塵とともに、ダスト濃度を大幅に
低減させる必要のある加圧流動層複合発電や石炭ガス化
複合発電などの石炭利用複合発電システムにおける高温
集塵に極めて有効に使用することができる。The filter of the present invention thus constructed is used for removing dust from the exhaust gas from the waste incinerator and from the boiler, exhaust gas from the furnace top pressure turbine of the steelmaking blast furnace, and dust from the blast furnace exhaust gas. Although effective, it is extremely useful for high temperature dust collection in coal-based combined cycle power generation systems such as pressurized fluidized bed combined cycle power generation and coal gasification combined cycle power generation, which require dust reduction of high temperature and corrosive gas as well as drastically reducing dust concentration. It can be used effectively.
【００４３】[0043]
【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。 （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８．５μ
ｍのＳｉＣ繊維を、スプレ一アップ法により、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、次いで、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ＳｉＣ繊維成形体の繊維表面にＣＶＤ法に
よりＳｉＣコーティング層を形成して、図１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。The present invention will be described more specifically below with reference to examples and comparative examples. (Example 1) A laminated body (thickness 2 mm) in which eight plain weave cloths of SiC fiber having a diameter of 11 µm were laminated was impregnated with a resin liquid of acetone: phenol resin = 2: 1 (weight ratio). One side of this resin-impregnated laminate has a length of 2 mm and a diameter of 8.5 μ.
m SiC fiber was sprayed with the same resin solution as above by a spray-up method, then wound around a mold and molded by a vacuum bag method (pressure 200 torr). Then, the resin was cured in an autoclave, and then heated at 900 ° C. in a nitrogen gas atmosphere to carbonize the resin. An SiC coating layer is formed on the fiber surface of the thus obtained SiC fiber molded body by the CVD method, and is composed of the flange portion 1A, the cylindrical portion 1B, and the bottom surface portion 1C having the cross-sectional shape and dimensions shown in FIG. A cylindrical filter 1 having a laminated structure of the surface layer 1a and the base layer 1b was manufactured.
【００４４】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。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。The volume contents of the constituent elements of each layer of the obtained filter are as follows. 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, the thickness of the surface layer 1a The thickness was 1 mm, and the thickness of the base layer 1b was 1.5 mm.
【００４５】次いで、上記フィルタ本体１に対して、除
塵表面となる円筒部１Ｂ及び底面部１Ｃの外表面にＳｉ
Ｃウィスカのスラリを塗布乾燥した後、余分のスラリを
拭き取り除去した。次いで、ＣＶＤ法によりウィスカ表
面に対してＳｉＣコーティング層を形成して、セラミッ
クスコーティングウィスカ凝集層を形成した。このと
き、ウィスカ含浸深さは０．４ｍｍ、含浸したウィスカ
表面に被覆されたセラミックスの平均膜厚ｔmは３．６
０μｍであった。Next, with respect to the filter body 1, Si is formed on the outer surfaces of the cylindrical portion 1B and the bottom portion 1C which are the dust removing surfaces.
After the C whisker slurry was applied and dried, the excess slurry was wiped off. Then, a SiC coating layer was formed on the surface of the whisker by the CVD method to form a ceramic coating whisker aggregation layer. At this time, the impregnation depth of the whiskers was 0.4 mm, and the average film thickness t m of the ceramics coated on the surface of the impregnated whiskers was 3.6.
It was 0 μm.
【００４６】（比較例１）上記フィルタ本体、すなわ
ち、ＣＶＤコーティングのウィスカ凝集層を形成しない
フィルタと以下の除塵条件のもとで、除塵効果の比較を
行った。除塵条件 排ガス量：１２００ｍ3Ｎ／ｈｒ 排ガス温度：１０００〜１０５０℃ ダスト種類：カーボン粒子（平均粒子径１μｍ） ダスト濃度：４ｇ／ｍ3Ｎ 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）(Comparative Example 1) The dust removal effect was compared under the following dust removal conditions with the above filter body, that is, a filter not forming a whisker aggregation layer of CVD coating. Dust removal conditions Exhaust gas amount: 1200 m 3 N / hr Exhaust gas temperature: 1000 to 1050 ° C. Dust type: Carbon particles (average particle diameter 1 μm) Dust concentration: 4 g / m 3 N Filtration speed: 3.9 m / min (at 1025 ° C.) Filter Number: 28 (filtration area about 5.1 m 2 ) Regeneration method: pulsed air (timer control: about 3 minutes interval)
【００４７】２図及び図３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。捕集効率は、比較例１が９５．８％であったのに対
し、実施例１のフィルタでは９９．９１％であった。From FIG. 2 and FIG. 3, it is clear that the filter of the present invention can stably remove dust with a small pressure loss and a high collection efficiency for a long period of time. The collection efficiency was 95.8% in Comparative Example 1, whereas it was 99.91% in the filter of Example 1.
【００４８】（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１１μｍのＳｉＣ繊維を８００本収
束したヤーンを長さ１２ｍｍ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Ｓｉ
Ｃ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ＳｉＣ繊維成形体の繊維表面に
ＣＶＤ法によりＳｉＣコーティング層を形成して、図１
に示す断面形状及び寸法の、フランジ部１Ａ、円筒部１
Ｂ、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 having a thickness of 3 mm and impregnated with an aqueous polyvinyl alcohol solution having a solid content of 8% by weight (a chopped yarn obtained by cutting 800 yarns of 800 SiC fibers each having a diameter of 11 μm) into a length of 12 mm. Of the SMC method) was wound around a mold and vacuum dried at 40 ° C. and 300 torr, and then the surface was impregnated with a resin solution of acetone: phenol = 2: 1 (weight ratio) to give a thickness of 3 mm. Felt (Si with a diameter of 11 μm
One layer of felt composed of continuous fibers of C fiber was wound. Then, after hardening in an autoclave, it was heated at 900 ° C. in a nitrogen gas atmosphere to carbonize the resin.
An SiC coating layer is formed on the fiber surface of the SiC fiber molded body thus obtained by the CVD method, and
The flange portion 1A and the cylindrical portion 1 having the cross-sectional shape and dimensions shown in FIG.
A cylindrical filter including B and the bottom surface portion 1C and having a laminated structure of the surface layer 1a and the base layer 1b was manufactured.
【００４９】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。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。The volume contents of the constituent elements of each layer of the obtained filter are as follows. Surface layer SiC fiber: 3% Carbon: 2% SiC coating layer: 8% Void: 86% Base layer SiC fiber: 15% Carbon: 5% SiC coating layer: 6% Void: 74% Also, the thickness of the surface layer 1a The thickness was 1.5 mm, and the thickness of the base layer 1b was 2.5 mm.
【００５０】次いで、上記フィルタ本体１に対して、除
塵表面となる円筒部１Ｂ及び底面部１Ｃの外表面にＳｉ
Ｃウィスカのスラリを塗布した後、余分のスラリを拭き
取り除去し、これを加熱乾燥させた。乾燥後に、ＣＶＤ
法によりウィスカ表面に対してＳｉＣコーティング層を
形成して、セラミックスコーティングウィスカ凝集層を
形成した。このとき、ウィスカ含浸深さは０．６ｍｍ、
含浸したウィスカ表面に被覆されたセラミックスの平均
膜厚ｔmは４．４μｍであった。Next, with respect to the filter body 1, Si is formed on the outer surfaces of the cylindrical portion 1B and the bottom surface portion 1C which are the dust removing surfaces.
After applying the slurry of C whiskers, the excess slurry was wiped off and removed, and this was dried by heating. After drying, CVD
A SiC coating layer was formed on the surface of the whiskers by the method to form a ceramic coating whisker aggregate layer. At this time, the whisker impregnation depth is 0.6 mm,
The average thickness t m of the ceramics coated on the surface of the impregnated whiskers was 4.4 μm.
【００５１】（比較例２）上記フィルタ本体、すなわ
ち、ＣＶＤコーティングのウィスカ凝集層を形成しない
フィルタと、実施例１と同様な除塵条件のもとで、除塵
効果の比較を行った。除塵条件 排ガス量：１２００ｍ3Ｎ／ｈｒ 排ガス温度：１０００〜１０５０℃ ダスト種類：カーボン粒子（平均粒子径１μｍ） ダスト濃度：４ｇ／ｍ3Ｎ 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） 図４及び図５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。(Comparative Example 2) The dust removal effect was compared under the same dust removal conditions as in Example 1 with the above filter body, that is, a filter in which a CVD-coated whisker aggregation layer is not formed. Dust removal conditions Exhaust gas amount: 1200 m 3 N / hr Exhaust gas temperature: 1000 to 1050 ° C. Dust type: Carbon particles (average particle diameter 1 μm) Dust concentration: 4 g / m 3 N Filtration speed: 3.9 m / min (at 1025 ° C.) Filter Number: 28 (filtration area of about 5.1 m 2 ) Regeneration method: pulsed air (timer control: about 3 minutes interval) From FIGS. 4 and 5, according to the filter of the present invention, a long time with a small pressure loss, Further, it is clear that the dust removal process can be stably performed with high collection efficiency.
【００５２】（実施例３）実施例１と同様の方法により
製造した有底角筒形フィルタを使用して、外形寸法が
２．２ｍｘ１．５ｍｘ１．０ｍ高さで総濾過面積が１
７．４ｍ2の除塵器を製造し、一般都市ゴミを焼却して
発生した排ガスを下記除塵条件にて処理した。(Embodiment 3) Using a bottomed rectangular tubular filter manufactured by the same method as in Embodiment 1, the external dimensions are 2.2 mx 1.5 mx 1.0 m and the total filtration area is 1.
A 7.4 m 2 dust remover was manufactured, and the exhaust gas generated by incinerating general municipal waste was treated under the following dust removing conditions.
【００５３】その結果、フィルタの捕集効率は処理開始
から１０００時間後においても９９．９９％と著しく高
く、また、圧力損失も４ｍ／ｍｉｎの濾過速度で４０ｍ
ｍＡｑと低く抑えることができ、高効率処理が可能であ
った。除塵条件 排ガス量：９７０ｍ3Ｎ／ｈｒ 処理温度：９００℃ 除塵器出口ダスト濃度：７ｇ／Ｎｍ3 As a result, the collection efficiency of the filter was remarkably high at 99.99% even after 1000 hours from the start of the treatment, and the pressure loss was 40 m at a filtration speed of 4 m / min.
It was possible to keep it as low as mAq, and high efficiency treatment was possible. Dust removal conditions Exhaust gas amount: 970 m 3 N / hr Treatment temperature: 900 ° C Dust concentration at dust collector outlet: 7 g / Nm 3
【００５４】（比較例３）上記フィルタ本体、すなわ
ち、ＣＶＤコーティングのウィスカ凝集層を形成しない
フィルタと、上記除塵条件のもとで、除塵効果の比較を
行った。比較例３では、処理開始から１０００時間後の
圧力損失が実施例３と比べて若干小さかったが、捕集効
率は９９．５％で、実施例３の方が著しく高効率であっ
た。(Comparative Example 3) The dust removal effect was compared under the above dust removal conditions with the filter body, that is, the filter in which the CVD-coated whisker aggregation layer was not formed. In Comparative Example 3, the pressure loss 1000 hours after the start of the treatment was slightly smaller than that in Example 3, but the collection efficiency was 99.5%, and Example 3 was significantly higher in efficiency.
【００５５】[0055]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るフィ
ルタによれば、セラミックス繊維の不織布からなる第１
繊維層と、同繊維の織布の層又はチョップドヤーンの集
合層としてなる第２繊維層とにより積層体となした繊維
成形体の繊維にＣＶＤ法によりセラミックスコーティン
グを施し、さらに第１繊維層の除塵表層部にセラミック
スウィスカを含浸乾燥させて、このウィスカ表面にセラ
ミックスＣＶＤコーティング被膜を形成したので、耐熱
性、高温での耐腐食性、耐久性に優れるとともに、除塵
表面部における微細な孔により、圧力損失の上昇を抑制
しつつ、細かいダストまでの一次捕集と、これに続く内
部のＣＶＤ処理された繊維成形体による二次捕集作用に
よって捕集効率が大幅に向上され、かつ小型薄肉化が可
能で、石炭利用複合発電システム等で要求される高効率
ダスト捕集処理に有効なフィルタが提供される。As described above, according to the filter of the present invention, the first filter is made of the non-woven fabric of the ceramic fibers.
Fibers of a fiber molded body formed into a laminate by a fiber layer and a second fiber layer which is a woven fabric layer of the same fiber or an aggregate layer of chopped yarns are subjected to ceramics coating by a CVD method, and further, a first fiber layer of The whisker surface was impregnated and dried with a ceramics whisker, and a ceramics CVD coating film was formed on the surface of the whisker, so it has excellent heat resistance, corrosion resistance at high temperatures, and durability, and the fine holes in the dusting surface area While suppressing an increase in pressure loss, the collection efficiency is greatly improved by the primary collection of even fine dust and the subsequent secondary collection by the internal CVD-processed fiber molded body, and a reduction in size and thickness. It is possible to provide a filter that is effective for high-efficiency dust collection processing required in a combined cycle power generation system using coal.
【図１】実施例のフィルタ断面図及び部分拡大図であ
る。FIG. 1 is a sectional view and a partially enlarged view of a filter according to an embodiment.
【図２】実施例１と比較例１の圧力損失の経時的変化を
求めた除塵試験結果を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the results of a dust removal test in which changes in pressure loss over time of Example 1 and Comparative Example 1 were obtained.
【図３】実施例１と比較例１の粉塵捕集効率の経時的変
化を求めた除塵試験結果を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the results of a dust removal test in which changes in the dust collection efficiency of Example 1 and Comparative Example 1 were obtained over time.
【図４】実施例２と比較例２の圧力損失の経時的変化を
求めた除塵試験結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the results of a dust removal test in which changes in pressure loss over time of Example 2 and Comparative Example 2 were obtained.
【図５】実施例２と比較例２の粉塵捕集効率の経時的変
化を求めた除塵試験結果を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the results of a dust removal test in which changes in the dust collection efficiency of Example 2 and Comparative Example 2 were obtained over time.
１ 円筒形フィルタ本体 １Ａ フランジ部 １Ｂ 円筒部 １Ｃ 底面部 1 Cylindrical filter body 1A Flange part 1B Cylindrical part 1C Bottom part
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を、単繊維が不織
布状に集合した除塵表面側を構成する第１繊維層と、該
第１繊維層の裏面側に積層され前記繊維の織布の層又は
チョップドヤーンの集合層からなる第２繊維層とから形
成し、 前記繊維成形体の繊維表面に、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り、 前記表面層の除塵面に炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、
炭素及び黒鉛よりなる群から選ばれる１種又は２種以上
のウィスカ凝集層を設け、 該ウィスカ凝集層のウィスカ表面に炭化珪素、窒化珪素
及びアルミナよりなる群から選ばれる１種又は２種以上
の気相蒸着されたコーティング層を形成してなるフィル
タ。1. One or two selected from the group consisting of silicon carbide, silicon nitride, alumina, alumina-silica and carbon.
A fiber molded body composed of at least one kind of fibers, a first fiber layer constituting a dust-removing surface side where single fibers are gathered in a non-woven fabric, and a woven fabric of the fibers laminated on the back surface side of the first fiber layer. Layer or a second fiber layer composed of an aggregate layer of chopped yarns, and one or more gas selected from the group consisting of silicon carbide, silicon nitride, alumina and carbon on the fiber surface of the fiber molded body. A coating layer is formed by a phase vapor deposition method, and silicon carbide, silicon nitride, alumina,
One or more whisker aggregation layers selected from the group consisting of carbon and graphite are provided, and one or more species selected from the group consisting of silicon carbide, silicon nitride and alumina are provided on the whisker surface of the whisker aggregation layer. A filter formed by forming a vapor-deposited coating layer.
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.
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織布の層又はチョップドヤー
ンの集合層からなる基層の片面に単繊維を不織布状に集
合させてなる表面層を積層形成し、 前記積層繊維成形体の繊維表面に、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、 前記表面繊維層の除塵表面に炭化珪素、窒化珪素、アル
ミナ、炭素及び黒鉛よりなる群から選ばれる１種又は２
種以上のウィスカスラリを含浸乾燥し、 該ウィスカ表面に炭化珪素、窒化珪素及びアルミナより
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の製造方法。3. One or two selected from the group consisting of silicon carbide, silicon nitride, alumina, alumina-silica and carbon.
A surface layer obtained by assembling monofilaments into a non-woven fabric is laminated on one surface of a base layer consisting of a woven fabric layer or chopped yarn aggregate layers composed of at least one kind of fiber, and on the fiber surface of the laminated fiber molded body. A coating layer formed by a vapor deposition method of one or more selected from the group consisting of silicon carbide, silicon nitride, alumina and carbon, and silicon carbide, silicon nitride, alumina, on the dust-removed surface of the surface fiber layer, One or two selected from the group consisting of carbon and graphite
A method for producing a filter, which comprises impregnating and drying one or more whisker slurries, and forming a coating layer on the surface of the whiskers by a vapor deposition method of one or more selected from the group consisting of silicon carbide, silicon nitride and alumina. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16234296A JPH09313837A (en) | 1996-06-03 | 1996-06-03 | Filter and its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16234296A JPH09313837A (en) | 1996-06-03 | 1996-06-03 | Filter and its production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09313837A true JPH09313837A (en) | 1997-12-09 |
Family
ID=15752738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16234296A Withdrawn JPH09313837A (en) | 1996-06-03 | 1996-06-03 | Filter and its production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09313837A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002364334A (en) * | 2001-06-06 | 2002-12-18 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Particulate matter removing filter |
| JP2002371823A (en) * | 2001-06-19 | 2002-12-26 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Exhaust emission control device for diesel engine |
| JP2018195425A (en) * | 2017-05-16 | 2018-12-06 | イビデン株式会社 | Resistance heating element |
-
1996
- 1996-06-03 JP JP16234296A patent/JPH09313837A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002364334A (en) * | 2001-06-06 | 2002-12-18 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Particulate matter removing filter |
| JP2002371823A (en) * | 2001-06-19 | 2002-12-26 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Exhaust emission control device for diesel engine |
| JP2018195425A (en) * | 2017-05-16 | 2018-12-06 | イビデン株式会社 | Resistance heating element |
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