(57)【要約】【課題】  排水量の少ないポーラスフィルタ洗浄装置を提供する。【解決手段】  本発明によるフィルタ洗浄装置は、フィルタエレメント（２）の下流側から洗浄液を圧入する洗浄液移送部（１２、１３）と、前記フィルタエレメント（２）に掛かる前記洗浄液の圧力を制御する圧力調整部（９、１０）と、前記フィルタエレメント（２）に圧入される前記洗浄液の流量を測定する流量計と、汚れ係数Ｋを算出し，該汚れ係数Ｋに基づいて前記フィルタエレメント（２）の前記洗浄情況を判断する演算装置（１４）とを具備する。汚れ係数Ｋは、前記圧力Ｐ，前記流量Ｑ，前記フィルタエレメント（２）のろ過面積Ａ、前記洗浄液の粘性係数μを用いて表される下記式（１）：  Ｋ＝（Ｐ／Ｑ）・Ａ／μ，          ・・・（１）によって算出される。【選択図】  図１
2005296757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタエレメントの下流側から洗浄液を圧入する洗浄液移送部と、
前記フィルタエレメントに掛かる前記洗浄液の圧力を制御する圧力調整部と、
前記フィルタエレメントに圧入される前記洗浄液の流量を測定する流量計と、
前記圧力と前記流量とに基づいて汚れ係数Ｋを算出し、前記汚れ係数Ｋに基づいて前記フィルタエレメントの前記洗浄情況を判断する演算装置
とを具備し，
前記汚れ係数Ｋは、前記圧力Ｐ，前記流量Ｑ，前記フィルタエレメントのろ過面積Ａ、前記洗浄液の粘性係数μを用いて表される下記式（１）：
Ｋ＝（Ｐ／Ｑ）・Ａ／μ，          ・・・（１）
によって算出される
フィルタ洗浄装置。
【請求項２】
請求項１に記載のフィルタ洗浄装置において、
前記演算装置は、前記汚れ係数Ｋが所定の閾値より小さくなったとき、前記フィルタエレメントの洗浄が終了したことを示す洗浄終了出力を発生する
フィルタ洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ洗浄装置に関し、特に含塵ガスの塵を多孔質のフィルタで濾過して除塵するフィルタエレメントの洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多孔質のセラミックまたは金属を用いて、含塵ガスを濾過して除塵するポーラス（多孔質）フィルタが使用されている。運転中のポーラスフィルタの概要が図４を参照して説明される。
【０００３】
圧力容器１内のフィルタ管板５に複数のフィルタエレメント２が設置される。フィルタエレメント２は、筒型（中空円筒形、箱型、円錐を含む）で、開口部を上部に、フィルタ管板５の穴に、フィルタ管板５との間に隙間ができてガスがバイパスしないように取付けられる。
フィルタエレメント２は、セラミックまたは金属に代表されるの多孔質の材料で製作され、この孔を含塵ガスが通る時に、塵が濾過されて除去される。
【０００４】
運転中は、含塵ガス入口ノズル３から含塵ガスが圧入され、含塵ガスはフィルタエレメント２を通って除塵され、クリーンガスとなってクリーンガス出口ノズル４から吐出される。この時、塵はフィルタエレメントの外表面に付着する。
ポーラスフィルタを長時間使用すると、付着する塵が増加し、孔が目詰まりして圧力損失が大きくなるため、定期的にフィルタエレメントを洗浄する必要がある
【０００５】
運転中、フィルタエレメント２の下流側から高圧の不活性ガスなどを通して逆洗する方法が取られることがある。しかし、運転中に経時的な目詰まりによる圧力損失の上昇を根本的に能力を再生させるためのフィルタエレメント２の洗浄は、運転を停止した時に行なわれる。
代表的な洗浄方法としては、マンホール６を開放し、フィルタエレメント２を取外して、圧力容器１の外で洗浄液で洗浄する方法がある。最も安価には、洗浄液としては水が使用される。付着している物質によっては、その付着物を除去するための洗浄液が使用される。
【０００６】
フィルタエレメント２を取外すことは労力が掛かるため、フィルタエレメント２を外さないで洗浄する方法が採用される場合がある。フィルタエレメント２を外さないで洗浄する従来の方法が図５に示される。
フィルタエレメント２の上部に洗浄用冶具８を取付け、通常運転する場合のフィルタの下流（クリーン）側から洗浄液ポンプ１３で洗浄液を流すことにより、フィルタエレメント２の汚れを除去する。洗浄後の洗浄液は排水ノズル７から排水槽に排出される。
洗浄液は、ガスに比べ密度、粘性が高く洗浄効果がある液体が使用されることが好ましい。
洗浄液に関する発明が、特許文献１に開示されている。
また、高圧気体と組合わせて洗浄力を向上させる方法が、特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開平５−３０９２２１号公報
【特許文献２】特開平５−２８５３５４号公報
【０００７】
フィルタエレメントを充分に洗浄し、且つ、フィルタエレメントの洗浄に要するコストを低減するためには、洗浄を終了すべき時期を的確に検知することが重要である。充分な洗浄が行われているにも関わらず洗浄を続けることは、発生する排水の量及び洗浄に必要な洗浄液の量を無意味に増大させ、洗浄のコストを増大させる。一方、洗浄が充分でないにも関わらず、フィルタエレメント２の洗浄を終了することは好ましくない。
フィルタエレメントの洗浄を終了すべき時を的確に知るための技術が提供されることが望まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、フィルタエレメントの洗浄を終了すべき時を的確に知るための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために，本発明は，以下に述べられる手段を採用する。その手段に含まれる技術的事項には，［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために，［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号が付加されている。但し，付加された番号・符号は，［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１０】
一の観点において、本発明によるフィルタ洗浄装置は、フィルタエレメント（２）の下流側から洗浄液を圧入する洗浄液移送部（１２、１３）と、前記フィルタエレメント（２）に掛かる前記洗浄液の圧力を制御する圧力調整部（９、１０）と、前記フィルタエレメント（２）に圧入される前記洗浄液の流量を測定する流量計と、前記圧力と前記流量とに基づいて汚れ係数Ｋを算出し、該汚れ係数Ｋに基づいて前記フィルタエレメント（２）の前記洗浄情況を判断する演算装置（１４）とを具備する。汚れ係数Ｋは、前記圧力Ｐ，前記流量Ｑ，前記フィルタエレメント（２）のろ過面積Ａ、前記洗浄液の粘性係数μを用いて表される下記式（１）：
Ｋ＝（Ｐ／Ｑ）・Ａ／μ，          ・・・（１）
によって算出される。
【００１１】
式（１）を用いて算出される汚れ係数Ｋは，フィルタエレメント（２）の洗浄の進行程度を示す良い指標である。当該フィルタ洗浄装置は、かかる汚れ係数Ｋを使用してフィルタエレメント（２）の洗浄情況を判断するため、洗浄を完了すべきか否かを的確に把握可能である。
【００１２】
演算装置（１４）は、汚れ係数Ｋが所定の閾値より小さくなったとき、前記フィルタエレメント（２）の洗浄が終了したことを示す洗浄終了出力を発生することが好適である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、フィルタエレメントの洗浄を終了すべき時を的確に知るための技術が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
添付図面を参照して、本発明によるポーラスフィルタの洗浄装置の実施の形態を以下に説明する。
本実施例のポーラスフィルタは、石炭ガス化複合発電装置において、石炭を不完全燃焼させて生成した燃焼ガスをガスタービンに供給する工程の、ガスタービン上流に設置され、燃焼ガス中の塵を除去するためのポーラスフィルタを例に説明されるが、このタイプに限定されない。
【００１５】
１．ポーラスフィルタの洗浄装置の構成
実施の形態１のポーラスフィルタ洗浄の概要が、図１を参照して説明される。
ポーラスフィルタは、圧力容器１、フィルタエレメント２、含塵ガス入口ノズル３、クリーンガス出口ノズル４、フィルタ管板５、マンホール６、排水ノズル７を備える。
【００１６】
圧力容器１は、ポーラスフィルタの外殻の容器であり、内圧に耐えられるよう製作されている。図１では、上部ヘッド部が、偏平した半球形、胴部が円柱形、下部ヘッド部が下向きの円錐形の形状の縦型圧力容器を示しているが、フィルタの容器であれば図示された形状に限定されない。
【００１７】
フィルタエレメント２は、セラミックや金属で代表される多孔質の材料で作成され、円筒形（中空円筒形、箱型、円錐形を含む）である。フィルタエレメント２は、フィルタ管板５の穴に、開口部を上部にして、フィルタ管板５との間に隙間ができて含塵ガスがバイパスしないよう取付けられる。含塵ガスがフィルタエレメント２の外側から内側に細孔を通って通過する時に、塵が濾過され除去される。
【００１８】
運転中、含塵ガス入口ノズル３から、含塵ガスが圧入され、フィルタエレメント２で濾過されたクリーンガスが、クリーンガス出口ノズル４から吐出される。
【００１９】
フィルタ管板５は、圧力容器１内部を水平に分割するように設置されている胴断面の形状をした板である。フィルタ管板５と圧力容器１の内壁の間は溶接またはパッキン等でシールされている。フィルタ管板５にはフィルタエレメント２を取付ける穴が開けられている。フィルタ管板５は、フィルタエレメント２の重量もしくはフィルタエレメント２で生じる圧力差に耐えられるように設置されている。
【００２０】
マンホール６は、当該ポーラスフィルタが停止中に、メンテナンスのため人が入槽するための、もしくは洗浄用冶具８や洗浄液配管１２を、ポーラスフィルタ内に搬入するための開口部である。マンホール６から、取外されたフィルタエレメントが搬出・搬入される場合もある。マンホール６は、運転中は、マンホールカバーで閉じられている。
図１では、マンホール６はヘッドの登頂部に取付けられているが、フィルタ管板５より上部であれば、登頂部に限定されない。
【００２１】
排水ノズル７は、洗浄した後の洗浄液（排液）を排出するためのノズルである。排水のため、通常、排水ノズル７は、圧力容器１の最下部に設置される。
【００２２】
ポーラスフィルタ洗浄装置は、洗浄用冶具８、圧力計９、調整弁１０、流量計１１、洗浄液配管１２、洗浄液ポンプ１３、演算装置１４を具備する。
【００２３】
洗浄液ポンプ１３と洗浄用冶具８が、洗浄液配管１２で接続される。
洗浄液配管１２の途中には調整弁１０が設定される。調整弁１０の下流に圧力計９が設定される。また、洗浄液配管１２上に流量計１１が設置される。
【００２４】
洗浄用冶具８は、洗浄液配管１２とフィルタエレメント２を接続する冶具である。洗浄用冶具８は、洗浄液を、下流側（クリーン側・内側）からフィルタエレメント２へ流すように設置される。洗浄用冶具８は、既定の圧力を掛けても、フィルタエレメント２もしくはフィルタ管板５との間から洗浄液が漏れないように取付けられる。洗浄用冶具８は、全てのフィルタエレメント２をカバーする形状の場合、または、複数本もしくは一本のフィルタエレメント２に洗浄液を流す形状の場合もある。複数本のフィルタエレメント２に洗浄液を流す形状の場合、洗浄用冶具８のフィルタエレメント２との接続部分は、フィルタエレメント２各々に接続されるよう分岐していてもよいし、複数本に供給できる形状でもよい。
一度に洗浄するフィルタエレメント２の数は、洗浄液ポンプ１３の能力と洗浄する圧力、フィルタエレメント２の大きさに関係する。
【００２５】
圧力計９は、フィルタエレメント２に圧入される洗浄液の圧力を検出する。圧力の信号は、調整弁１０と演算装置１４に送信される。
【００２６】
調整弁１０は、圧力計９からの信号により、フィルタエレメント２に圧入される洗浄液の圧力が演算装置１４によって指示された設定圧力になるように、洗浄液の流量を調整する。
【００２７】
流量計１１は、洗浄液の流量を測定する。流量の信号は演算装置１４に送信される。
【００２８】
洗浄液配管１２は、洗浄液ポンプ１３と洗浄用冶具８を接続して洗浄液を移送する配管である。洗浄液配管１２の途中に、圧力計９、調整弁１０、流量計１１が設置される。
【００２９】
洗浄液ポンプ１３は、洗浄液をフィルタエレメント２へ圧入するためのポンプである。洗浄液を目的の圧力で圧入することができればポンプに限定されず、高所に設置した洗浄液槽なども使用可能である。
【００３０】
演算装置１４は、フィルタエレメント２に圧入される洗浄液の設定圧力を決定し、調整弁１０に送信する。更に演算装置１４は、圧力計９で検出された圧力の情報と、流量計１１で測定された流量に情報を受信し、フィルタエレメント２の汚れ係数Ｋを演算し、洗浄が完了したことを判定する。汚れ係数Ｋの演算方法は、後に詳細に説明される。
【００３１】
排水槽１５は、ポーラスフィルタから排出された排液を溜めておく容器である。
【００３２】
２．洗浄動作
上記のポーラスフィルタ洗浄装置は、フィルタエレメント２に掛かる洗浄液の圧力を積極的に制御しながらフィルタエレメント２を洗浄する。通常、洗浄時に洗浄液の圧力は管理されず、洗浄するために効果的でない圧力になっても洗浄が継続される場合がある。具体的には、汚れが多い洗浄開始時はフィルタエレメント２の圧力損失が高いので洗浄液の圧力が高いが、汚れの一部落ちることによりフィルタエレメント２での圧力損失が下がり、フィルタエレメント２に掛かる圧力が下がる。このまま洗浄を続けても、圧力が低下しているため、汚れが落ちていない部分についてはフィルタエレメント２の細孔の汚れに掛かる圧力は下がり、同時に、細孔を通る洗浄液の速度は遅くなる。このため、洗浄効果は下がる。このまま、洗浄を続けると、使用する洗浄液の量が増加する。
【００３３】
上記のように、洗浄液による洗浄効果は、フィルタエレメント２の細孔に掛かる洗浄液の圧力及び細孔での洗浄液の流速に相関関係を持つ。すなわち、本実施の形態のようなポーラスフィルタの逆洗では、細孔に詰まった汚れに圧力を掛けて除去し、同時に、細孔における効果的な流速の洗浄液で汚れを洗い流している。したがって、効果的な圧力以上の圧力が掛からなければ、効果的な洗浄はできない。
【００３４】
演算装置１４は、洗浄に効果のある圧力を、以下のようにして決定する。
最初に、調整弁１０により、フィルタエレメント２等の許容圧力以下の範囲で、少しずつ洗浄液の圧力が上げられる。通常、フィルタエレメント２の圧力損失が概ね一定であれば、圧力計９の値と流量計１１の値は相関を持って変化する。
ある圧力で汚れが落ちれば、圧力損失が変化し、圧力計９の値と流量計１１の値の関係が変化し、圧力変化に対して流量変化が大きくなる。演算装置１４は、圧力の変化に対して流量の変化が大きい時の圧力が、洗浄効率が高い圧力と判断し、その圧力またはその圧力を基準に決められる圧力を維持する。このようにして、演算装置１４は、洗浄に効果的な圧力を決定することができる。
【００３５】
以上に説明されているように本実施の形態の洗浄装置は、洗浄中に変化するフィルタエレメント２の汚れ度合い（細孔の詰まった箇所と貫通した箇所、細孔の周りについた汚れにより孔の大きさが小さくなっている箇所など）に左右されず、効果的な圧力を維持し、洗浄液の圧力及び細孔での流速を作用させる。
【００３６】
更に本実施の形態では、洗浄に効果的な圧力を維持することにより、より高い洗浄効果のある圧力で洗浄を行い、効果的な洗浄を実施することで、洗浄液の使用量を削減することができる。
【００３７】
３．洗浄の完了の判定
演算装置１４は、圧力計９で検出された洗浄液圧力Ｐと、流量計１１で測定された洗浄液流量Ｑとを用いてフィルタエレメント２の汚れ係数Ｋを演算し、演算された汚れ係数Ｋを用いて目標の状態まで洗浄が完了したことを判定する。具体的には、汚れ係数Ｋは、下記式（１）：
Ｋ＝（Ｐ／Ｑ）・Ａ／μ，          ・・・（１）
によって算出される。ここでＡは、フィルタエレメント２のろ過面積であり、μは、洗浄液の粘性係数である。
【００３８】
洗浄液流量Ｑに対する洗浄液圧力Ｐの比に応じてフィルタエレメント２の洗浄の完了を判定することは、より的確に洗浄を完了すべきか否かを判断するために有効である。なぜなら、洗浄液流量Ｑに対する洗浄液圧力Ｐの比は、洗浄が進行しているか否かを示す良い指標となるからである。フィルタエレメント２が汚れていると、より少ない洗浄液流量Ｑで、洗浄液圧力Ｐは高くなるから、洗浄液流量Ｑに対する洗浄液圧力Ｐの比Ｐ／Ｑは大きくなる。フィルタエレメント２の汚れの除去が進行するにつれ、洗浄液流量Ｑに対する洗浄液圧力Ｐの比Ｐ／Ｑは減少する。このような性質を示す比Ｐ／Ｑを用いてフィルタエレメント２の洗浄の完了を判断することにより、的確な判断が可能になる。
【００３９】
式（１）から理解されるように、汚れ係数Ｋは、洗浄液流量Ｑに対する洗浄液圧力Ｐの比Ｐ／Ｑに比例する。従って、図２に示されているように、洗浄が進行するに伴い、洗浄液流量Ｑに対する洗浄液圧力Ｐの比Ｐ／Ｑは減少するから、比Ｐ／Ｑに比例する汚れ係数Ｋも全体の傾向としては減少する。かかる性質を有する汚れ係数Ｋが下記条件式（２）：
Ｋ≦ＫＴＨ、
を満足するようになったとき、演算装置１４は、洗浄が完了したと判断する。ここでＫＴＨは、所定の閾値であり、汚れが充分に除去されるように決定される。演算装置１４は、洗浄が完了したと判断すると、洗浄が完了したことを示す洗浄完了出力を発生する。具体的には、演算装置１４は、表示装置（図示されない）に洗浄完了メッセージを表示する。演算装置１４は、その代わりに、又はそれに加えて、洗浄を完了を示す音を発生することも可能である。
【００４０】
式（１）のフィルタエレメント２のろ過面積Ａは、一層に的確に洗浄の完了を判断するために導入される因数である。洗浄の進行とは無関係に、フィルタエレメント２のろ過面積Ａが増大すれば、洗浄液流量Ｑは増大する。この効果を打ち消すために、汚れ係数Ｋの演算では、比Ｐ／Ｑにろ過面積Ａが乗ぜられる。ろ過面積Ａを乗ずることは、フィルタエレメント２の単位面積あたりの洗浄液流量を求め、単位面積あたりの洗浄液流量に応じて汚れ係数Ｋを決定することと等価である。
【００４１】
式（１）の洗浄液の粘性係数μの逆数１／μもまた、一層に的確に洗浄の完了を判断するために導入される因数である。洗浄液の粘性係数μが増大すれば、洗浄の進行とは無関係に、洗浄液圧力Ｐは増大する。この効果を打ち消すために、汚れ係数Ｋの演算では、比Ｐ／Ｑに粘性係数μの逆数が乗ぜられる。
【００４２】
以上に説明されるように、洗浄液流量Ｑに対する洗浄液圧力Ｐの比Ｐ／Ｑと、フィルタエレメント２のろ過面積Ａに比例し、洗浄液の粘性係数μに反比例する汚れ係数Ｋを算出し、その汚れ係数Ｋを用いて洗浄が完了したと判断することにより、的確に洗浄の完了を検知することができる。
【００４３】
演算装置１４が洗浄が完了したことを判断するために使用される条件式（２）は、様々に変更され得ることに注意されたい。例えば、演算装置１４は、汚れ係数Ｋの逆数である評価係数Ｋ’（＝１／Ｋ）を算出し、その評価係数Ｋ’が所定の閾値ＫＴＨ’よりも小さくなったとき、洗浄が完了したと判断することが可能である。
【００４４】
４．実施の他の形態
図３に示されているように、洗浄用冶具８を使用せず、マンホール６に直接洗浄液配管１２が接続されることが可能である。この場合、クリーンガス出口ノズル４は仕切られる。かかる実施の形態は、ポーラスフィルタ内に人が入槽して洗浄用冶具８を取付ける必要がないので、作業が容易である利点がある。洗浄液ポンプ１３の能力が十分ある場合、もしくはポーラスフィルタが小型の場合に、図４の実施の形態は特に好適である。
【００４５】
洗浄液配管１２が接続されるのはマンホール６に限らず、クリーンガス出口ノズルでも可能である。
【００４６】
上記の２つの実施の形態では、本発明のポーラスフィルタ洗浄装置を使用するポーラスフィルタとして、石炭ガス化複合発電装置の燃焼ガスの除塵用のポーラスフィルタが例示されているが、この型のポーラスフィルタに限定されず、一定の逆洗圧力に耐えられるフィルタエレメント及び濾材を使用して濾過を行なうフィルタであれば適用可能である。
具体的には、加圧流動床用除塵フィルタやダスト除去用キャンドル型ポーラスフィルタ等に適用できる。
【００４７】
さらに、洗浄液の圧力を一定に保ってフィルタエレメント２を洗浄する方法は、フィルタエレメント２をポーラスフィルタ本体から取外して洗浄する場合でも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のポ−ラスフィルタ洗浄の実施の一形態の概要図である。
【図２】汚れ係数Ｋを用いた洗浄の終了時を判断する判断方法を説明するグラフである。
【図３】本発明のポ−ラスフィルタ洗浄の実施の他の形態の概要図である。
【図４】ポーラスフィルタの運転時の概要図である。
【図５】従来のポーラスフィルタの洗浄の概要図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  圧力容器
２  フィルタエレメント
３  含塵ガス入口ノズル
４  クリーンガス出口ノズル
５  フィルタ管板
６  マンホール
７  排水ノズル
８  洗浄用冶具
９  圧力計
１０  調整弁
１１  流量計
１２  洗浄液配管
１３  洗浄液ポンプ
１４  演算装置
１５  排水槽
【図１】
2005296757.tif 000003
【図２】
2005296757.tif 000004
【図３】
2005296757.tif 000005
【図４】
2005296757.tif 000006
【図５】
2005296757.tif 000007