(57)【要約】【課題】  セラミックの成型体が破損したときにも下流側に流体内の固体粒子が流れるのを可及的に防止できると共に、装置が単純でコスト低減できるセラミックフィルタを得る。また、該セラミックフィルタを用いた除塵装置を得る。【解決手段】  流体内の固体粒子を除去するろ過装置に用いられるセラミックフィルタ３であって、セラミック成型体３ｃの形状を保持するための補強材３ｄを備えてなることを特徴とする。補強材３ｄはセラミック繊維からなる織布であることを特徴とする。また、セラミック繊維はアルミナを４５％以上含むアルミナ繊維であることを特徴とする。【選択図】  図１
2006026493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体内の固体粒子を除去するろ過装置に用いられるセラミックフィルタであって、
セラミック成型体の形状を保持するための補強材を備えてなることを特徴とするセラミックフィルタ。
【請求項２】
補強材はセラミック繊維からなる織布であることを特徴とする請求項１記載のセラミックフィルタ。
【請求項３】
セラミック繊維はアルミナを４５％以上含むアルミナ繊維であることを特徴とする請求項２記載のセラミックフィルタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のセラミックフィルタを用いたことを特徴とする除塵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物処理プラント、石炭燃焼／ガス化プラント、バイオマス処理プラント等において、固体粒子を含む流体から固体粒子をろ過するセラミックフィルタ及び該セラミックフィルタを用いた除塵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体粒子をろ過するセラミックフィルタは種々の用途に使用されている。その一例として、廃棄物処理装置の除塵装置に使用される場合がある。廃棄物処理装置は、図４に示すように、廃棄物が投入されると共に部分酸化用の空気が供給され、部分酸化によって可燃ガスを発生する部分酸化炉２１と、部分酸化炉２１で発生した可燃ガスの除塵を行う除塵装置２２と、除塵装置２２で除塵された可燃ガスを燃焼する燃焼炉２３と、燃焼したガスの熱回収を行うボイラ２４が順次接続されている。
このような構成の廃棄物処理装置における除塵装置２２においては、固体粒子が０.１ｇ／Ｎｍ3以下の濃度まで除塵されることが望まれる。この濃度まで除塵すれば、ダスト中の塩の量が低減され、後段のボイラチューブ等の腐食が低減されるからである。
そして、除塵装置２２に送られる可燃ガス温度は２５０℃以上の高温であり耐熱性に優れ、また耐食性を備える必用性からセラミックフィルタを使うことが好ましいとされている（特許文献１参照）。
【０００３】
このように高温、腐食環境のろ過手段としてセラミック繊維を焼結したりセラミック粉体原料を焼成したセラミック成型体を用いたセラミックフィルタが好適であるが、セラミックフィルタの欠点として、使用中にセラミックフィルタに亀裂が入ることがある。この亀裂はそのまま放置されると成長し，セラミックフィルタの破損に至る。除塵装置においては通常複数本のセラミックフィルタを使用しているが、仮に1本のセラミックフィルタが破損すると、そのセラミックフィルタの圧力抵抗が減少するため、そのセラミックフィルタに流体が集中する流路が形成されて大量の固体粒子が除塵装置２２の下流に流れ、除塵装置２２を設けていないのと同じ状態になり、下流側のボイラ等の装置に多大な悪影響を及ぼすことになる。
【０００４】
そこで、セラミックフィルタが破損した場合にも、流体内の固体粒子が下流側に流れるのを防止する方法が求められ、その一例として、第一の濾過手段と第ニの濾過手段とを有し、固体粒子を含む流体が最初に前記第一の濾過器手段を通過してから第二の濾過器手段を通過するように配置され、前記第二の濾過器手段が前記第一の濾材よりも大きい細孔寸法と透過性を有する第二の濾材を含むことを特徴とする装置が提案されている（特許文献等２参照）。
【特許文献１】特開２０００−１６１６３８号公報（「００１９〜「００２２」」）
【特許文献２】特許第３３０２４２７号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に示された装置は、第一の濾過器手段として破損の可能性のあるセラミックフィルタを想定しており、第二の濾過器手段は第一の濾過手段が破損したときに第一の濾過手段を通過しない流体が流れたときに急速に詰まることによって流体内の固体粒子が下流側に流れるのを防止しようとするものである。
しかしながら、第一の濾過手段よりも大きい細孔寸法を有し、かつ第一の濾過手段の破損時には直ぐに詰まって流れを遮断するような濾過要素の選定自体困難である。また、第一の濾過手段としてセラミックフィルタを用いるとしても、第二の濾過器手段を別途フィルタごとに設置しようとすると装置が複雑化してコストが高くなるという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、セラミックの成型体が破損したときにも下流側に流体内の固体粒子が流れるのを可及的に防止できると共に、装置が単純でコスト低減できるセラミックフィルタを得ることを目的としている。
また、該セラミックフィルタを用いた除塵装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは上記目的を達成するために鋭意検討した結果、セラミックフィルタに亀裂が発生したとしても、その亀裂が進行しなければセラミックフィルタが破損に至ることがなく、セラミックフィルタが破損することがなければ、当該亀裂部分は通過する固体粒子で埋められることになり、若干のろ過効率の低下があったとしても大きな支障は生じないと考えた。本発明はかかる知見に基づいてなされたものである。
【０００８】
（１）本発明に係るセラミックフィルタは、流体内の固体粒子を除去するろ過装置に用いられるものであって、セラミック成型体の形状を保持するための補強材を備えてなることを特徴とするものである。
ここに言うセラミックフィルタとは、耐熱無機繊維を有機又は無機バインダーで結合して成型したものである。その形状は特に限定されるものではないが、例えば、有底管状体のものがある。この場合、流体は管状体の外側から管内部に流れ、開口部から流出する構造となる。この場合には、補強材は管の厚み部分に内蔵する、若しくは、管内面側表面に成型体に一体的に貼り付けるようにすればよい。
なお、セラミック成型体の形状を保持するとは、セラミック成型体に亀裂が入った場合にセラミック成型体が破損して（割れて）しまわないように、亀裂の両側のセラミック成型体を繋ぎとめ、当初の形状のまま保持することをいう。
【０００９】
（２）また、上記（１）における補強材はセラミック繊維からなる織布であることを特徴とするものである。
織布を用いることで、強度が増し、また、繊維の隙間にセラミック成型体の繊維が入り込みセラミック成型体との一体化が容易である。
織布の形態は特に限定されるものではなく、例えば、クロスでもよいし、あるいはスリーブでもよい。
【００１０】
（３）また、上記（２）におけるセラミック繊維はアルミナを４５％以上含むアルミナ繊維であることを特徴とするものである。
アルミナを４５％以上含むアルミナ繊維を用いることで、耐食性にすぐれ、補強材としての機能に優れる。アルミナ繊維の組成中アルミナが４５％より少ないと、他の成分（例えばＳｉＯ２）が流体中の腐食成分と反応して腐食してしまい脆くなる等機能が低下してしまう。アルミナを９０％以上含むアルミナ繊維を用いることが、さらに耐食性にすぐれているためより好ましい。
【００１１】
（４）本発明に係る除塵装置は、上記（１）〜（３）に記載のセラミックフィルタを用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、セラミック成型体の形状を保持するための補強材を備えたことにより、セラミック成型体に亀裂が発生しても、補強材によって亀裂を挟む成型体が連結されているので、成型体が破損に至ることはなく、セラミックフィルタに亀裂が発生しても、下流側に通過流体内の固体粒子が流れていくのを可及的に防止できると共に、構造が単純であることからコスト低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本実施の形態に係るセラミックフィルタを用いた除塵装置の説明図である。
除塵装置は、種々の用途に使用されるが、ここでは背景技術に記載した場合と同様に、廃棄物処理装置の構成要素であって、部分酸化炉の下流側に配置され、部分酸化炉で発生した可燃ガスの除塵を行うために用いる場合を例に挙げて説明する。
この除塵装置は、図１に示すように、可燃ガスの通過路となるケーシング１の内部に複数のセラミックフィルタ３を有し、該セラミックフィルタ３を逆洗するための逆洗装置５を備えてなるものである。以下、各構成をさらに詳細に説明する。
【００１４】
（１）ケーシング
ケーシング１は下部側にダストを含有する可燃ガスの入口となるガス入口７を有し、上部側にダストを除塵された後のガスの出口となるガス出口９を有する。ケーシング１の内部にはセラミックフィルタ３を保持すると共にケーシング内部を２分する仕切部材１１が設けられている。ケーシング１の下端部にはセラミックフィルタ３を逆洗したときにセラミックフィルタ３から剥離して脱落するダストをケーシング外に排出するためのダスト排出口１３が設けられている。
【００１５】
（２）セラミックフィルタ
セラミックフィルタ３は半球状の底部３ａを有する管状体からなり、上端部にはフランジ部３ｂが形成されている。
図２はセラミックフィルタ３を説明するための図であり、セラミックフィルタ３の軸線に沿う方向の断面図である。この断面図に示されるように、セラミックフィルタ３はセラッミック成型体３ｃとこの成型体３ｃの形状を保持するための補強材３ｄとの複合構造となっている。セラミック成型体３ｃとは、耐熱無機繊維を有機又は無機バインダーを混ぜたスラリー状の原料を成型して焼結し製造されるものである。
【００１６】
補強材３ｄとは、セラミック成型体に亀裂が入った場合にセラミック成型体３ｃが破損して（割れて）しまわないように、亀裂の両側のセラミック成型体を繋ぎとめ、当初の形状のまま保持するものである。補強材の材質としては、セラミック繊維からなる織布を用いるのが好ましい。織布はクロスであってもスリーブであってもよい。
また、セラミック繊維はアルミナを４５％以上含むアルミナ繊維であることがより好ましい。
本実施の形態の除塵装置のように、廃棄物処理装置で発生する可燃ガスの場合、ＳiＯ2系のセラミック材料では、腐食成分である（Na，K）＋（S，Cl）からなる化合物と水分により、約500℃以上で反応が進みガラス化して腐食してしまうので、脆くなり補強材として用いることができない。アルミナを４５％以上含むアルミナ繊維を用いることで、耐食性にすぐれ、補強材としての機能に優れたものを提供できる。
補強材は図２（ａ）に示すように、管の内表面に成型体と一体となるように設置してもよいし、図２（ｂ）に示すように、管の厚み部分に埋設させてもよい。なお、管の厚み部分に埋設させる場合には、成型体３ｃの外表面側から約５ｍｍの深さまではろ過材として重要な部分であるので、補強材はそれよりも内面側に設置するのが好ましい。
【００１７】
なお、本実施の形態のセラミックフィルタ３の補強材３ｄに要求される機能としては、２５０℃以上の高温（特に３８０℃〜５００℃）に耐えられること、耐食性があること、成型体３ｃに亀裂が生じたときにも成型体３ｃを繋ぎとめて形状を保持するだけの強度を有すること、成型体３ｃと一体化又は成型体３ｃの厚み部分に埋設できるように付着性を有することである。逆にこのような機能を有するものであれば、上記に記載したもの以外であってもよい。
【００１８】
（３）逆洗装置
逆洗装置５は、逆洗用のガス（例えば、窒素ガス）を供給する逆洗ガス供給管５ａと、逆洗ガス供給管５ａに設けられて各セラミックフィルタ３の内面側に挿入された逆洗ノズル５ｂとを有する。逆洗装置５は間欠的に逆洗ガスをセラミックフィルタ内面側に噴射することにより、セラミックフィルタ３に捕捉されたダスト（固体粒子）をセラミックフィルタ３の外表面から剥離させる。剥離したダストはケーシングの下部に落下してダスト排出口１３から適宜外部に排出される。
【００１９】
上記のように構成された除塵装置においては、部分酸化炉で発生した固体粒子を含む可燃ガスがケーシングのガス入口７からケーシング１内に導入される。ケーシング内１に導入された可燃ガスはセラミックフィルタ３の外表面から内部に通過する。この通過の過程で可燃ガス中の固体粒子がセラミックフィルタ３に捕捉される。このとき補強材３ｄはその目の粗さが大きいので、通気抵抗とはならない。セラミックフィルタ３を外表面から管内部に通過した可燃ガスは固体粒子が除去されてケーシング１のガス出口９から排出され、燃焼炉にて完全燃焼される。
使用中にセラミックの成型体３ｃに、図３（ａ）に示すような亀裂１５が発生しても、成型体３ｃは図３（ｂ）に示すように破損してしまうことなく、補強材３ｄにより繋ぎとめられて元の形状を保持している。元の形状が保持されていれば、亀裂部１５にはガス通過時に焼却灰等の固形粒子が堆積して亀裂が埋められる。このため、この部分ではろ過機能が無くなるが、成型体３ｃが破損した場合のように、ダストを含む可燃ガスが下流側に流れることはない。
【００２０】
以上のように、本実施の形態によれば、セラミック成型体３ｃの形状を保持するための補強材３ｄを備えたことにより、セラミック成型体３ｃに亀裂が発生しても、補強材３ｄによって亀裂を挟む成型体３ｃが連結されているので、成型体３ｃの破損に至ることはなく、セラミックフィルタに亀裂が発生しても、下流側に通過流体内の固体粒子が流れていくのを可及的に防止できる。また、構造が単純であり、外観は従来のセラミックフィルタと同じなので、設置のための改造も不要でありコスト低減できる。
また、セラミックフィルタ３の形状が保持されていることから、燃焼炉側と部分酸化炉側とがセラミックフィルタ３で遮断されており、セラミックフィルタにより燃焼炉側と部分酸化炉側とが連通したときに生ずる逆火を防止できるという効果もある。
【００２１】
なお、上記実施の形態においては、セラミック成型体３ｃの基本材質として、セラミック繊維からなる焼結体を示したが、セラミック粉体原料からなる焼成体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るセラミックフィルタを使用した除塵装置の説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るセラミックフィルタの内部構造の説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るセラミックフィルタの作用を説明する説明図である。
【図４】除塵装置を用いた廃棄物処理装置の説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  ケーシング、３  セラミックフィルタ、３ｃ  セラミック成型体、３ｄ  補強材、５  逆洗装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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