JP3676176B2

JP3676176B2 - バッグフィルタ

Info

Publication number: JP3676176B2
Application number: JP2000071544A
Authority: JP
Inventors: 清文田代; 英雄中村
Original assignee: FUJICO CO., LTD.
Current assignee: FUJICO CO., LTD.
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2020-03-15
Also published as: JP2001262453A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却炉やボイラーなどの各種の熱設備から高温下で放出される煤塵を効率よく捕集するバッグフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ゴミや産業廃棄物の焼却炉，窯炉や石炭ボイラなどでは、大気汚染防止法によって煤塵の排出基準が規模別に定められているため、集塵機に取り付けるバッグフィルタで出口含塵濃度を排出基準以下にすることが必要である。この含塵ガスは、ガス温度が高く且つ酸性物質を多量に含み、これらの熱設備に取付けるバッグフィルタは耐熱・耐酸性であることを要する。このため、バッグフィルタの素材には、耐熱・耐酸性が優れたテトラフルオロエチレン繊維（ＰＴＦＥ繊維）、ポリフェニレンサルファイド繊維（ＰＰＳ繊維）、ポリイミド繊維、アラミド繊維などのニードルパンチフェルト材を使用することが一般的である。
【０００３】
近年、耐熱性フェルト材の素材改良はさらに進歩し、特公平２−１４４５６号や特公平２−３６７０４号では、ＰＴＦＥ繊維と０．１〜１デニールの細いガラス繊維とを配合し、これをニードルパンチングで一体化した複合フェルト材を提案している。また、特許第２５９４８４４号では、耐熱性の有機繊維にガラス繊維を混入し、添加する有機繊維としてはＰＰＳ繊維、アラミド繊維，ＰＴＦＥ繊維などが例示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
バッグフィルタに用いるフェルト材において、前記のようにガラス繊維を一部でも混入すると、イニシャルコストでは有利であっても、ガラス繊維は酸性雰囲気中で劣化しやすく、酸性物質を多量に含む含塵ガスを処理すると比較的短期間でフィルタ交換を頻繁に行うことを要し、結果的には不経済になってしまう。また、ガラス繊維は、硬くて脆いためにカーディングおよびニードルパンチングの工程で切断して脱落しやすく、フェルト加工の作業環境を悪化させるという問題がある。ガラス繊維は、個々の繊維が剛直であるため、フェルト加工の作業者の皮膚を刺激することも生じがちである。
【０００５】
本発明は、ガラス繊維混入のフェルト材を用いるバッグフィルタに関する前記の問題点を改善するために提案されたものであり、フェルト材において、ガラス繊維に比べて耐酸性と耐熱性が優れたシリカ繊維を有機繊維に混入することにより、耐熱性が高く耐用年数が相当に長くなるバッグフィルタを提供することを目的としている。本発明の他の目的は、フェルト材の製造において、フェルト加工の作業環境を悪化させることが少ないバッグフィルタを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るバッグフィルタは、集塵機に取り付ける。用いるフェルト材は、原繊維から可溶性成分または有機分を除去した後に焼成し且つ熱膨張率がガラス繊維に比べて約１／１０であるシリカ繊維１〜４０重量％と、融点約２５０℃以上または無融点である耐熱性の有機繊維６０〜９９重量％からなるカードラップをニードルパンチングで一体化し、約２００〜３００℃で数分間の熱処理によって所定の厚みと密度に定める。この一体化の際には、耐熱性の有機繊維の基布を介在させると好ましい。
【０００７】
本発明のバッグフィルタにおいて、フェルト材を熱処理した後に、その表面を毛焼き加工して遊び毛を除くと好ましい。用いるフェルト材において、シリカ繊維が全体の１重量％未満であると、バッグフィルタにおいて、伸びが大きいうえに経時的な強度劣化が大きく、所望の耐熱性を得ることができない。一方、シリカ繊維が４０重量％を超えても、コストの上昇の割りにはフェルト材の物性が良化せず、コストの点で不経済である。
【０００８】
本発明で用いるシリカ繊維は、主としてガラス繊維の原繊維から可溶性成分または有機分を除去した後に焼成して製造する。好適なシリカ繊維は、Ｅガラス、ソーダシリカガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダケイ酸ガラス、ソーダライム系ガラスなどから短繊維または長繊維を製造し、これらの繊維を酸処理して可溶性成分を溶出してから焼成してシリカ骨格を形成させる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明では、フェルト材において、用いるシリカ繊維は、シリカガラス繊維とも称し、原繊維から可溶性成分または有機分を除去した後に焼成している。例えば、シリカ繊維として、Ｅガラス、ソーダシリカガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダライム系ガラスなどの短繊維をブロー法によって製造し、この短繊維を酸処理して可溶性成分を溶出してから焼成してシリカ骨格を形成させると、例えばシリカ分は約９５％以上に達する。一般に、原繊維として、アルカリ含有率１％以下のボロンシリケートガラスであるＥガラス繊維を用いると好ましく、例えば、日本無機社などが生産を行いまたは吉野社でもシリカ繊維（品番：ＦＹ−６）として販売している。
【００１０】
シリカ繊維を得るには、紡糸に適した粘度に調整したケイ酸ソーダをノズルを通して繊維化し、さらに酸処理によってソーダ分を溶出させた後に焼成してもよい。また、ケイ素のアルコキド溶液を重合してから粘度を調整して紡糸し、得た生繊維から有機分を除去した後に焼成してもよい。これらの長繊維の場合には、通常、サイジング剤を加えてから所定の長さに裁断して使用すればよく、例えば、エンカ社または旭硝子社などで生産されている。
【００１１】
これらのシリカ繊維は、耐酸性および耐熱性が通常のガラス繊維よりも遙かに高い。これらのシリカ繊維は、本質的に多孔質繊維であり、通常のガラス繊維に比べて柔軟であるうえに、比重が２．５前後であるガラス繊維よりも相当に軽い。また、熱膨張率がガラス繊維に比べて約１／１０という低さであり、フェルト材における寸法安定性が優れている。さらに、シリカ繊維は、通常のガラス繊維に比べて電気絶縁抵抗が高く、誘電率および誘電正接値が低いという特性も有する。
【００１２】
一方、本発明で用いる有機繊維は、比較的柔軟な耐熱性繊維であり、融点約２５０℃以上または無融点であることを要する。本発明のフェルト材は、例えば、熱設備に取付けるバッグフィルタとして高温環境で使用する際に、含塵ガスの温度は２００℃前後に達することが多く、このために比較的多く加える耐熱性の有機繊維が融点が２５０℃以上でないと、耐久性を欠くことになる。また、「無融点」とは、加熱時に溶融温度よりも分解温度が低いことによって融点測定が困難な繊維を意味し、該繊維は約２５０℃に加熱しても熱分解を生じない。
【００１３】
融点約２５０℃以上の有機繊維として、ＰＴＦＥ繊維（融点３２７℃）、ＰＰＳ繊維（融点２８７℃）、メタフェニレンイソフタルアミド繊維（融点３２５℃）、ポリエーテルエーテルケトン繊維（融点３４５℃）、６６ナイロン繊維（融点２５０〜２６０℃）、ポリエステル繊維（融点２５５〜２６０℃）、ヘテロ環繊維などが例示できる。無融点の耐熱性有機繊維としては、ポリイミド繊維（ガラス転移点３１５℃）、ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド繊維、ポリ−ｐ−ベンズアミド繊維、共重合アラミド繊維などが例示できる。これらの繊維は複合繊維や混合繊維の態様であってもよい。
【００１４】
図１に例示するように、シリカ繊維１および耐熱性の有機繊維２は、相互に混綿してウェブとするかまたは各繊維単独のウェブを用い、用途に応じて１００〜１０００ｇ／ｍ^２積層してカードラップを形成する。この際に、図２に示すように、フェルト材７は、２等分のカードラップ３，３の間に耐熱性の有機繊維の基布５を介在させるかまたは単独カードラップの下方に配置すると、フェルト材７の寸法安定性が増すので好ましい。基布５は、通常のモノフィラメントやマルチフィラメント織布でもスパン糸の織布でも使用可能である。
【００１５】
得たカードラップ３は、ニードルパンチングで一体化し、このニードルパンチにおける針本数は、２５０〜３５０本／ｃｍ^２程度であればよい。フェルト材７をフィルタとして用いるため、テンタープレートやカレンダなどで約２００〜３００℃で数分間熱処理し、さらにそのカレンダなどの熱処理によって所定の厚みと密度すなわち通気度に調整して捕集効率を高める。最後に、フェルト材７の表面を毛焼き加工して遊び毛を除くことが望ましい。
【００１６】
【実施例】
次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００１７】
実施例１
本発明で用いるウェブは、図１に示すように、繊度６.７デニールであるＰＴＦＥ繊維１（商品名：トヨフロン、東レ社製）７０重量％と、繊径６μｍのシリカ繊維２（日本無機社製）３０重量％とを均一に混綿して製造する。次に、このウェブを積層して目付４１０ｇ／ｍ²のカードラップを形成する。
【００１８】
図２に示すように、２等分のカードラップ３，３の間に、目付２４０ｇ／ｍ²であるＰＴＦＥ繊維のマルチフィラメント織布（商品名：トヨフロン、東レ社製）の基布５を介在させ、針本数３００本／ｃｍ²でニードルパンチングする。さらに、３００℃で３分間テンタープレート上で熱処理すると、目付６５０ｇ／ｍ²、厚さ１.１ｍｍ、通気度１４ｃｃ／ｃｍ^２・秒であるフェルト材７を得る。
【００１９】
得たフェルト材７は、熱収縮率（２４０℃、２４時間）が縦２．１％、横１．０％である。また、ホットストレッチ率（２３０℃、１時間）は０．５％である。
【００２０】
次に、フェルト材７の捕集効率を下記の条件で測定する。濾過速度３ｍ／分
ダスト種白色溶融アルミナ（平均粒度：４μｍ）
ダスト濃度５±２ｇ／ｍ^３
試験期間２３００秒（１００パルス）
この結果、フェルト材７の捕集効率は９９．９９％に達する。
【００２１】
フェルト材７の濾取効果を測定するために、該フェルト材によって寸法が直径１３０ｍｍ、長さ６．０ｍであるバッグフィルタを縫製し、都市ゴミ焼却用集塵機に取り付ける。この集塵機の運転条件は、ガス温度１９０〜２１０℃、濾過速度１ｍ／分であり、間欠運転を行う。含塵ガスは、水分５０％、塩化水素４００ｐｐｍ、ＳＯｘ１００ｐｐｍを含んでいる。
【００２２】
この集塵機を７ヶ月運転した結果、バッグフィルタには何の問題も発生しなかった。使用したバッグフィルタの圧力損失は１６ｋＰａ（１２０ｍｍＡｇ）になる。
【００２３】
実施例２
繊度０．６〜６デニール（平均２．２デニール）であるＰＴＦＥ繊維（商品名：プロフィレン、レンチン社製）８０重量％と、繊径６μｍのシリカ繊維（日本無機社製）２０重量％とを均一に混綿してウェブを製造する。次に、このウェブを積層して目付４８０ｇ／ｍ²のカードラップを形成する。
【００２４】
２等分のカードラップの間に、目付１２０ｇ／ｍ²であるＰＴＦＥ繊維のモノフィラメント織布（商品名：ラステックス、ジャパンゴア社製）の基布を介在させ、針本数３２０本／ｃｍ²でニードルパンチングする。さらに、３００℃で３分間テンタープレート上で熱処理すると、目付６００ｇ／ｍ²、厚さ１.１ｍｍ、通気度１８ｃｃ／ｃｍ^２・秒であるフェルト材を得る。
【００２５】
得たフェルト材は、熱収縮率（２４０℃、２４時間）が縦２．０％、横０．６％である。また、ホットストレッチ率（２３０℃、１時間）は０．４％である。
【００２６】
次に、得たフェルト材の捕集効率を実施例１と同様の条件で測定する。この結果、フェルト材７の捕集効率は９９．９８％に達する。
【００２７】
このフェルト材の濾取効果を測定するために、該フェルト材によって寸法が直径１１６ｍｍ、長さ３．６ｍであるバッグフィルタを縫製し、産業廃棄物焼却用集塵機に取り付ける。この集塵機の運転条件は、ガス温度１８０〜２００℃、濾過速度１．２ｍ／分である。
【００２８】
この集塵機を１２ヶ月運転した結果、バッグフィルタには何の問題も発生しなかった。使用したバッグフィルタの圧力損失は２０ｋＰａ（１５０ｍｍＡｇ）になる。
【００２９】
実施例３
繊度２デニールであるＰＰＳ繊維（商品名：トルコン、東レ社製）７０重量％と、繊径６μｍのシリカ繊維（日本無機社製）３０重量％とを均一に混綿してウェブを製造する。次に、このウェブを積層して目付４３０ｇ／ｍ²のカードラップを形成する。
【００３０】
２等分のカードラップの間に、目付１２０ｇ／ｍ²であるＰＰＳ繊維のスパン糸織布（商品名：トルコン、東レ社製）の基布を介在させ、針本数３００本／ｃｍ²でニードルパンチングする。さらに、２２０℃で３分間テンタープレート上で熱処理してから毛焼き加工すると、目付５５０ｇ／ｍ²、厚さ１.５ｍｍ、通気度１７ｃｃ／ｃｍ^２・秒であるフェルト材を得る。
【００３１】
次に、得たフェルト材の捕集効率を実施例１と同様の条件で測定する。この結果、フェルト材７の捕集効率は９９．９９％に達する。
【００３２】
フェルト材の濾取効果を測定するために、該フェルト材によって寸法が直径１１６ｍｍ、長さ３．６ｍであるバッグフィルタを縫製し、産業廃棄物焼却用集塵機に取り付ける。この集塵機の運転条件は、ガス温度１６０〜１８０℃、濾過速度１．３ｍ／分である。
【００３３】
この集塵機を１２ヶ月運転した結果、バッグフィルタには何の問題も発生しなかった。使用したバッグフィルタの圧力損失は２０ｋＰａ（１５０ｍｍＡｇ）になる。
【００３４】
実施例４
繊度２デニールであるＰＰＳ繊維（商品名：トルコン）７０重量％と、繊径６μｍのシリカ繊維（日本無機社製）３０重量％とを均一に混綿してウェブを製造する。次に、このウェブを積層して目付４３０ｇ／ｍ²のカードラップを形成する。
【００３５】
２等分のカードラップの間に、目付１２０ｇ／ｍ²であるＰＴＦＥ繊維のモノフィラメント織布（商品名：ラステックス）の基布を介在させ、針本数３２０本／ｃｍ²でニードルパンチングする。さらに、２１０℃で３分間テンタープレート上で熱処理すると、目付５５０ｇ／ｍ²、厚さ１.５ｍｍ、通気度１９ｃｃ／ｃｍ^２・秒であるフェルト材を得る。
【００３６】
次に、得たフェルト材の捕集効率を実施例１と同様の条件で測定する。この結果、フェルト材７の捕集効率は９９．９８％に達する。
【００３７】
フェルト材の濾取効果を測定するために、該フェルト材によって寸法が直径１１６ｍｍ、長さ３．６ｍであるバッグフィルタを縫製し、産業廃棄物焼却用集塵機に取り付ける。この集塵機の運転条件は、ガス温度１６０〜１８０℃、濾過速度１．３ｍ／分である。
【００３８】
この集塵機を１２ヶ月運転した結果、バッグフィルタには何の問題も発生しなかった。使用したバッグフィルタの圧力損失は２０ｋＰａ（１５０ｍｍＡｇ）になる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明に係るバッグフィルタにおいて、フェルト材は、シリカ繊維および耐熱性の有機繊維からなるカードラップを用い、この種のシリカ繊維は、通常のガラス繊維に比べて耐酸性および耐熱性が遙かに高く且つ柔軟である。したがって、本発明のバッグフィルタは、酸性雰囲気中でも劣化しにくく、酸性物質を多量に含む含塵ガスを処理しても長期間使用できて結果的に経済的である。また、シリカ繊維を有するフェルト材は、全体が比較的柔軟であるためにカーディングおよびニードルパンチングの工程で繊維が脱落することが少なく、フェルト加工において良好な作業環境を維持できるうえに、ガラス繊維のような作業者の皮膚刺激が発生しない。
【００４０】
本発明のバッグフィルタでは、フェルト材に含有するシリカ繊維が通常のガラス繊維に比べて相当に軽く且つ熱膨張率が低いので、使用時の寸法安定性が良くなって長期間の使用が可能となる。また、耐熱性の有機繊維の基布を介在させると、その寸法安定性がいっそう増し、バッグフィルタの強度保持率を使用後数年間維持できる。
【００４１】
本発明のバッグフィルタは、各種の熱設備に取付けると、フェルト材におけるシリカ繊維はガラス繊維より値段が高くても、きわめて高価なＰＴＦＥ繊維などに比べると安く、全体としてＰＴＦＥ繊維などの使用量が少なくなって経済的である。また、本発明のバッグフィルタは、２年以上交換不要であるから、交換作業用の人員や時間の点でも節約できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案で用いるカードラップを例示する拡大断面図である。
【図２】本発明に係るバッグフィルタに用いるフェルト材を拡大して示す概略断面図である。
【符号の説明】
１シリカ繊維
２耐熱性の有機繊維
３ラップ
５基布
７フェルト材

Claims

集塵機に取り付けるバッグフィルタであって、用いるフェルト材は、原繊維から可溶性成分または有機分を除去した後に焼成するシリカ繊維１〜４０重量％と、融点約２５０℃以上または無融点である耐熱性の有機繊維６０〜９９重量％からなるカードラップをニードルパンチングで一体化し、２００〜３００℃における熱処理によって所定の厚みと密度に定めることにより、高温環境で使用する際に、含塵ガスの温度が２００℃前後に達しても耐久性が良好なバッグフィルタ。
集塵機に取り付けるバッグフィルタであって、用いるフェルト材は、原繊維から可溶性成分または有機分を除去した後に焼成するシリカ繊維１〜４０重量％と、融点約２５０℃以上または無融点である耐熱性の有機繊維６０〜９９重量％からなるカードラップと、耐熱性の有機繊維の基布とをニードルパンチングで全体を一体化し、２００〜３００℃における熱処理によって所定の厚みと密度に定めることにより、高温環境で使用する際に、含塵ガスの温度が２００℃前後に達しても耐久性がいっそう良好なバッグフィルタ。
フェルト材を熱処理した後に、その表面を毛焼き加工して遊び毛を除いてなる請求項１または２記載のバッグフィルタ。
フェルト材では、シリカ繊維の原繊維がＥガラス、ソーダシリカガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダケイ酸ガラス、ソーダライム系ガラスなどから製造した短繊維または長繊維からなり、これらの繊維を酸処理して可溶性成分を溶出してから焼成したシリカ繊維を用いる請求項１、２または３記載のバッグフィルタ。