(57)【要約】【課題】石炭ガス中に含まれる粘性の高いチャーのようなダストが堆積しても、これを確実に払い落として除去する。【解決手段】略鉛直方向に沿って延在するようにヘッダー１２に連結された複数のフィルタエレメント１１における下端部１１Ａ付近に向けて、圧縮ガスを噴射する複数のノズル１７を設ける。ノズル１７を、複数のフィルタエレメント１１同士の間の隙間に向けて圧縮ガスを噴射するように設ける。ノズル１７を、略鉛直方向の上方側に向けて圧縮ガスを噴射するように設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通気性を有する多孔質のセラミックあるいは金属焼結体からなる複数のフィルタエレメントを有し、石炭ガス化炉で発生する石炭ガスを前記フィルタエレメントの外面側から内面側へ通過させることにより、前記フィルタエレメントの外面で前記石炭ガス中のダストを除去する除塵装置において、
前記フィルタエレメントの少なくとも下端部付近に向けて圧縮ガスを噴射するノズルが設けられていることを特徴とする除塵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の除塵装置において、
前記ノズルは、前記複数のフィルタエレメント同士の間の隙間に向けて圧縮ガスを噴射するように設けられていることを特徴とする除塵装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の除塵装置において、
前記ノズルは、略鉛直方向の上方側に向けて圧縮ガスを噴射するように設けられていることを特徴とする除塵装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の除塵装置において、
前記ノズルは、略鉛直方向の下方側に向けて圧縮ガスを噴射するように設けられていることを特徴とする除塵装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の除塵装置において、
前記ノズルは、略鉛直方向に交差する横方向に向けて圧縮ガスを噴射するように設けられていることを特徴とする除塵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭ガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ＝Integrated Coal Gasification Combined Cycle）や、加圧流動床ボイラ複合発電システム（ＰＦＢＣ＝Pressurized Fluidized Bed Combustion Combined Cycle）などに用いられ、石炭ガス化炉で発生する高温の石炭ガスに含まれるダストを除去するための除塵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
石炭ガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ）は、石炭ガス化炉で石炭をガス化させることによって発生する高温の石炭ガスを燃料としてガスタービンを駆動するのであるが、石炭ガス化炉で発生する石炭ガスは、未反応成分であるチャーなどのダストを含んだ含塵ガスであるため、このシステムは、石炭ガス化炉で発生する石炭ガスをガスタービンに供給する前に、石炭ガス中のダストを除去して濾過するための除塵装置が必須となっている。
【０００３】
このような除塵装置の一例としては、図１０に示すように、略鉛直方向（図１０における上下方向）に沿って配置される缶体１０内に、通気性を有する多孔質のセラミックからなる略円筒状をなす複数のフィルタエレメント１１が、例えば、それぞれの下端部１１Ａをヘッダー１２に連結されることによって略鉛直方向に沿って延在するように支持されたものがある。
【０００４】
そして、石炭ガス化炉で発生する石炭ガスの濾過の際には、この石炭ガス（含塵ガス）をフィルタエレメント１１の外面側から内面側へ向けて通過させ、フィルタエレメント１１の外面に石炭ガス中のダストを付着させた後、定期的に、石炭ガスの流れとは逆方向への圧縮ガスの噴射を行う、つまり、圧縮ガスをフィルタエレメント１１の内面側から外面側へ通過させる（逆洗する）ことによって、フィルタエレメント１１の外面に付着したダストを払い落とすのである。
【０００５】
ところが、上記の除塵装置では、石炭ガス中のダスト濃度の変化やダスト性状の変化によって、通常の逆洗だけでは能力不足となることがあり、このような場合には、図１０に示すように、フィルタエレメント１１における下端部１１Ａ同士の間の隙間におけるヘッダー１２上にダストが堆積して（堆積ダスト層Ｘ）、いわゆるブリッジングが生じてしまう恐れがある。
一旦、ブリッジングが生じてしまうと、その部分のフィルタエレメント１１の汚れが局所的に増加してフィルタエレメント１１の外面上で汚れ分布が生じるので、逆洗時に噴射される圧縮ガスは、汚れのより低い部分へ集中して流れることとなり、ブリッジングがますます成長する悪循環を招いて、除塵能力を著しく低下させる。
【０００６】
なお、特許文献１には、フィルタエレメントの下端部に対し、水平方向に向かって機械的な振動を伝達させていくことによって、このフィルタエレメントの外面に付着したダストを払い落とすような技術が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−１６４３１２号公報（段落００１５〜００１７，図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような特許文献１に記載の除塵装置を用いて、フィルタエレメント１１の下端部１１Ａに機械的な振動を伝達させたとしても、石炭ガス中のダストであるチャーのような粘性の高い成分が堆積してできた堆積ダスト層Ｘを払い落とすことは困難であり、さらには、このような機械的な振動を与えることによってフィルタエレメント１１の破損を招いてしまう恐れもあった。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、石炭ガス中に含まれる粘性の高いチャーのようなダストが堆積しても、これを確実に払い落として除去することができる除塵装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、通気性を有する多孔質のセラミックあるいは金属焼結体からなる複数のフィルタエレメントを有し、石炭ガス化炉で発生する石炭ガスを前記フィルタエレメントの外面側から内面側へ通過させることにより、前記フィルタエレメントの外面で前記石炭ガス中のダストを除去する除塵装置において、前記フィルタエレメントの少なくとも下端部付近に向けて圧縮ガスを噴射するノズルが設けられていることを特徴とするものである。
このような本発明によれば、フィルタエレメントにおける下端部同士の間の隙間にダストが堆積してしまった場合でも、ノズルからフィルタエレメントの下端部付近に向かって噴射される圧縮ガスが、堆積ダスト層に直接吹き付けられることとなるので、石炭ガス中に含まれるダストのような粘性の高いチャー成分からなる堆積ダスト層を確実に払い落として除去することができる。
【００１１】
また、前記ノズルは、前記複数のフィルタエレメント同士の間の隙間に向けて圧縮ガスを噴射するように設けられていることが好ましい。このような構成とすると、ノズルからの圧縮ガスがフィルタエレメントの外面に直接吹き付けられることがなくなり、ダストがフィルタエレメントの内部へ入り込んでしまうような恐れをなくすことができる。
【００１２】
なお、前記ノズルは、略鉛直方向の上方側あるいは下方側に向けて圧縮ガスを噴射するように設けられていたり、略鉛直方向に交差する横方向に向けて圧縮ガスを噴射するように設けられていたりしてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら説明する。
本実施形態による除塵装置は、例えば、石炭ガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ）における石炭ガス化炉で発生する石炭ガス中に含まれるチャーなどのダストを除塵するものであって、図１に示すように、略鉛直方向（図１における上下方向）に沿って配置された缶体１０を有している。
この缶体１０の上部には、石炭ガス化炉で発生する石炭ガス（含塵ガス）を供給するための含塵ガス管１３が接続されるとともに、缶体１０の下部には、濾過された石炭ガス中に存在していたダストを下方へ落とすためのホッパ１４が接続されている。
【００１４】
また、缶体１０の内部には、この缶体１０の外部まで導出される複数の清浄ガス管１５が略鉛直方向に沿うように配置されており、各清浄ガス管１５には、略鉛直方向での位置が異なる複数箇所、本実施形態では例えば２箇所からそれぞれ略水平方向に延びるヘッダー１２が接続されている。
そして、この略水平方向に沿って延在するヘッダー１２の上面に形成された複数の管状開口部のそれぞれに対して、通気性を有する多孔質のセラミック（あるいは金属焼結体）からなる略円筒状をなすフィルタエレメント１１の下端部１１Ａが嵌め込まれている。なお、フィルタエレメント１１に上端部には、支持板に支持された重り（図示略）が取り付けられており、また、ヘッダー１２の上面における上記の管状開口部以外の部分は、略鉛直方向の上方側に向かって凸となるように尖った形状となっている。
【００１５】
これら複数のフィルタエレメント１１は、ヘッダー１２に連結されて支持されることにより、長さ方向を略鉛直方向に一致させている（略鉛直方向に沿って延在している）のであり、また、水平方向での断面で見たときには、例えば格子状に配列されるようになっている（このような配列に限定されることはなく適宜設計してよい）。
ここで、複数のフィルタエレメント１１が連結されたヘッダー１２は、略鉛直方向で互いに異なる複数（例えば２つ）の位置に存在していることから、ヘッダー１２に連結された複数のフィルタエレメント１１の集まりも、略鉛直方向で互いに異なる複数の除塵セクション、本実施形態では例えば２つの除塵セクションＡ，Ｂを構成している。
【００１６】
また、清浄ガス管１５には、後述する逆洗時に用いる圧縮ガスを供給するための逆洗用ガスタンク１６が、逆洗弁１６Ａ及び清浄ガス遮断弁１５Ａを介して接続されている。
そして、本実施形態においては、この逆洗用ガスタンク１６から供給される圧縮ガスを用いることにより、缶体１０内の２つの除塵セクションＡ，Ｂに対応して、これらの除塵セクションＡ，Ｂを構成する複数のフィルタエレメント１１の下端部１１Ａ付近のそれぞれに向けて圧縮ガスを噴射する複数のノズル１７が設けられている。
【００１７】
これら複数のノズル１７は、圧縮ガス噴射弁１６Ｂを介して逆洗用ガスタンク１６に接続された圧縮ガス噴射管１８に形成されたものであって、その水平方向での配置については図２に示すように、格子状に配列された複数のフィルタエレメント１１同士の間の隙間に配置され、略鉛直方向での配置については複数のフィルタエレメント１１の下端部１１Ａの直上部（ヘッダー１２の直上部）に配置されている。
このため、複数のノズル１７は、複数のフィルタエレメント１１の下方側から、略鉛直方向の上方側に向けて複数のフィルタエレメント１１の下端部１１Ａ付近に（フィルタエレメント１１の下端部１１Ａ同士の間の隙間に向けて）圧縮ガスを噴射するようになっている。
【００１８】
このような構成とされた除塵装置では、缶体１０内に、石炭ガス化炉で発生した石炭ガス（含塵ガス）が含塵ガス管１３から供給されると、まず、この石炭ガスが、２つの除塵セクションＡ，Ｂを構成する複数のフィルタエレメント１１のそれぞれの外面側から内面側へ通過する。
この過程で石炭ガス中のチャー成分からなるダストが、フィルタエレメント１１の外面に付着するとともに、濾過された石炭ガス（清浄ガス）が、フィルタエレメント１１の内部からヘッダー１２の内部へ流れ込んだ後、清浄ガス管１５に流れ込むことによって、缶体１０の外部まで導出されていくのである。
【００１９】
また、定期的に、逆洗用ガスタンク１６から供給される圧縮ガスを石炭ガスの流れとは逆方向に向けて噴射させて、この圧縮ガスをフィルタエレメント１１の内面側から外面側へ通過させる逆洗を行うことにより、フィルタエレメント１１の外面に付着したダストを払い落とし、缶体１０の下部より外部に排出することで、石炭ガスの濾過が進行していく。
【００２０】
ところで、石炭ガス中のダスト濃度の変化やダスト性状の変化により、通常の逆洗だけでは能力不足となる状態に陥ってしまうと、フィルタエレメント１１における下端部１１Ａ同士の間の隙間におけるヘッダー１２上にダストが堆積して、いわゆるブリッジングが生じてしまうことがある。
【００２１】
これに対して、本実施形態では、複数のフィルタエレメント１１の下端部１１Ａ付近に向けて圧縮ガスを噴射する複数のノズル１７が設けられていることから、上記の堆積ダスト層に対して、ノズル１７からの圧縮ガスを直接吹き付けることが可能となっている。
つまり、堆積ダスト層が、本実施形態のように石炭ガス化炉で発生する石炭ガス中に含まれる粘性の高いチャー成分からなるものであったとしても、ノズル１７から噴射される圧縮ガスによって、フィルタエレメント１１に破損の恐れを与えることなく、この堆積ダスト層を確実に払い落として除去することができるのである。
【００２２】
これにより、一旦、ダストの堆積によるブリッジングが生じてしまったとしても、このブリッジングが成長する前に除去することができるので、除塵能力の低下を招くことがなくなるとともに、成長したブリッジングによってフィルタエレメント１１がずれたり、破損してしまうような恐れをなくすことができる。
【００２３】
また、複数のノズル１７は、それぞれ複数のフィルタエレメント１１同士の間の隙間に向けて圧縮ガスを噴射するように設けられている。したがって、これらノズル１７から噴射される圧縮ガスが、フィルタエレメント１１の外面に直接吹き付けられることがなく、ダストがフィルタエレメント１１の内面側へ入り込んでしまうような恐れがない。
なお、逆洗用ガスタンク１６からの圧縮ガスをフィルタエレメント１１の内面側から外面側へ通過させている逆洗時の最中には、この限りではなく、フィルタエレメント１１の外面にノズル１７からの圧縮ガスが直接吹き付けられてもよい。
【００２４】
さらに、複数のノズル１７は略鉛直方向の上方側に向けて圧縮ガスを噴射するようになっていることから、ダストの堆積しやすい場所の直近、すなわち、フィルタエレメント１１の下端部１１Ａ同士の間の隙間におけるヘッダー１２のすぐ近くの位置に、圧縮ガスを噴射するノズル１７を設けることができるので、堆積ダスト層をより確実に除去することが可能となっている。
【００２５】
このようなノズル１７から圧縮ガスを噴射するタイミングとしては、例えば、含塵ガス管１３のダスト濃度の測定値がある一定値を上回ったときや、フィルタエレメント１１の差圧の測定値がある一定値を上回ったときなどが挙げられる、つまり、ブリッジングが生じている恐れのあるときにノズル１７から圧縮ガスを噴射するようにすればよいのである。
【００２６】
なお、上述した実施形態においては、ノズル１７が略鉛直方向の上方側に向けて圧縮ガスを噴射するものとして説明したが、これに限定されることはなく、図３に示すように、複数のノズル１７が、略鉛直方向で複数のフィルタエレメント１１の上方側に配置されていて、これら複数のフィルタエレメント１１の上方側から、略鉛直方向の下方側に向けて複数のフィルタエレメント１１の下端部１１Ａ付近に圧縮ガスを噴射するようにしてもよい。
【００２７】
このように、複数のノズル１７が、略鉛直方向の下方側に向けて圧縮ガスを噴射するように設けられている場合には、除去すべき堆積ダスト層を、ホッパ１４が位置する缶体１０の下部側に向けて効率良く払い落とすことができる。
このとき、ノズル１７から堆積ダスト層までの距離が長くならざるを得ず、堆積ダスト層に対する十分な除去効果が得られない場合には、図４に示すように、複数のノズル１７を、フィルタエレメント１１における長さ方向（略鉛直方向）の途中部分から、略鉛直方向の下方側に向けるようにすればよい。
【００２８】
さらには、ノズル１７が、上述したように略鉛直方向の上方側あるいは下方側に向けて圧縮ガスを噴射するように設けられているのではなく、略鉛直方向に交差する横方向（略鉛直方向に略直交するように交差する横方向、あるいは、斜めに交差する横方向）に向けて圧縮ガスを噴射するように設けられていてもよい。
【００２９】
例えば、図５に示す除塵装置の複数のノズル１７は、その水平方向での配置については図６に示すように、格子状に配列された複数のフィルタエレメントよりも外方側に配置され、略鉛直方向での配置についてはフィルタエレメント１１が延在している部分で、その長さ方向に沿って複数配置されている。
このため、複数のノズル１７は、複数のフィルタエレメント１１の外方側から、略鉛直方向に略直交する横方向に向けて複数のフィルタエレメント１１の少なくとも下端部１１Ａ付近に（フィルタエレメント１１の少なくとも下端部１１Ａ同士の間の隙間に向けて）圧縮ガスを噴射するようになっている。
【００３０】
ここで、上記のように、略鉛直方向に交差する横方向に向けて圧縮ガスを噴射する複数のノズル１７が設けられている場合において、その横方向での向きが異なる複数のノズル１７が混在していると、図６に示すように、圧縮ガス同士の干渉が生じてしまって（干渉部分Ｙ）、フィルタエレメント１１の外面にこの圧縮ガスが直接吹き付けられてしまうことがある。
このような場合には、互いに干渉してしまう圧縮ガスを噴射するノズル１７を、交互に作動させるように制御するなどの配慮がされるとよい。
【００３１】
なお、本実施形態では、複数のフィルタエレメント１１が、略鉛直方向に沿って延在するようにそれぞれの下端部１１Ａをヘッダー１２に連結されて支持されているものについて説明したが、これに限定されることはなく、複数のフィルタエレメント１１同士の間の隙間にダストが堆積する現象が生じてしまうのであれば、いかなる除塵装置でも本発明を有効に利用することができる。
【００３２】
例えば、図７に示すように、複数のフィルタエレメント１１が、略鉛直方向に沿って延在するように、それぞれの上端部をヘッダー１２としてのチューブシートに連結されたものであってもよいし、図８に示すように、複数のフィルタエレメント１１が、略鉛直方向に沿って延在するように、それぞれの上端部をヘッダー１２としてのクラスタに連結されたものであってもよい（このような場合には、例えば図７に示すように、複数のフィルタエレメント１１における下端部同士の間の隙間だけでなく、フィルタエレメント１１の上端部同士の間の隙間にも堆積ダスト層Ｘが生じてしまうことがあるので、フィルタエレメント１１における上端部同士の間の隙間に対しても圧縮ガスを噴射するようにノズルを設けることが好ましい）。
さらに、例えば、図９に示すように、複数のフィルタエレメント１１が、略鉛直方向に沿って延在するのではなく、この略鉛直方向に交差する斜め方向に延在するようにそれぞれの上端部（下端部でも構わない）をヘッダー１２としてのプレナムに連結されたものであってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、フィルタエレメントにおける下端部同士の間の隙間にダストが堆積してしまった場合でも、ノズルからフィルタエレメントの下端部付近に向かって噴射される圧縮ガスが、堆積ダスト層に直接吹き付けられることとなるので、石炭ガス中に含まれるダストのような粘性の高いチャー成分からなる堆積ダスト層を確実に払い落として除去することができる。
これにより、ダストの堆積によるブリッジングが生じてしまったとしても、このブリッジングが成長する前に除去することができて、除塵能力の低下を招くことがなくなるとともに、成長したブリッジングによってフィルタエレメントがずれたり、破損してしまうような恐れがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による除塵装置の概略断面図である。
【図２】図１に示す除塵装置におけるフィルタエレメントとノズルとの位置関係を示す概略説明図である。
【図３】本発明の実施形態の変形例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の実施形態の変形例を示す概略断面図である。
【図５】本発明の実施形態の変形例を示す概略断面図である。
【図６】図５に示す除塵装置におけるフィルタエレメントとノズルとの位置関係を示す概略説明図である。
【図７】本発明の実施形態による除塵装置の変形例を示す概略断面図である。
【図８】本発明の実施形態による除塵装置の変形例を示す概略断面図である。
【図９】本発明の実施形態による除塵装置の変形例を示す概略断面図である。
【図１０】従来の除塵装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１０  缶体
１１  フィルタエレメント
１１Ａ  下端部
１２  ヘッダー
１３  含塵ガス管
１４  ホッパ
１５  清浄ガス管
１５Ａ  清浄ガス遮断弁
１６  逆洗用ガスタンク
１６Ａ  逆洗浄弁
１６Ｂ  圧縮ガス噴射弁
１７  ノズル
１８  圧縮ガス噴射管
【図１】
2004196894.tif 000003
【図２】
2004196894.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004196894.tif 000007
【図６】
2004196894.tif 000008
【図７】
2004196894.tif 000009
【図８】
2004196894.tif 000010
【図９】
2004196894.tif 000011
【図１０】
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