JP3652963B2

JP3652963B2 - Ceramic filter for dust collection

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Publication number: JP3652963B2
Application number: JP2000215008A
Authority: JP
Inventors: 勝人橋本; 泰宏田中; 孝行桑水流
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2020-07-14
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温の燃焼ガス中から煤塵や粉塵を捕集する集塵用セラミックスフィルタに関するものであり、具体的には重油、石炭、廃棄物などの燃焼ガス（排ガスも含む）中に含まれているダスト（煤塵・粉塵）を捕集するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高温の燃焼ガスからダストを除去するためのフィルタとして多孔質セラミックスからなる集塵用セラミックスフィルタが提案されている。
【０００３】
例えば、図１に示すような廃棄物焼却炉で使用されている集塵装置は、廃棄物焼却後の排ガスの流入口３と、排ガスを集塵用セラミックスフィルタ１に誘引するための誘引送風機を配設した流出口４とを備え、下方部が逆円錐状をしたケーシング２内に、多孔質セラミックスからなる有底筒状体をした集塵用セラミックスフィルタ１を配設したものであった。そして、流入口３から石炭ガスが流れ込み、集塵用セラミックスフィルタ１を通過すると、排ガス中に含まれていたダストが除去され、流出口４より取り出せるようになっていた。
【０００４】
このダストの捕集作業を長時間続けると集塵用セラミックスフィルタ１を構成する多孔質セラミックスの細孔内に捕集したダストが堆積し、圧力損失（気体を流した時の外壁側と内壁側の差圧）が増大して捕集効率が大幅に低下することから、上記集塵用セラミックスフィルタ１の上端には気体を噴出させるための配管５がそれぞれ設けてあり、圧力損失がある一定以上の値に達すると送気弁６が開きポンプ７が作動し、配管５を介して排ガスの流れとは反対方向に逆洗気流を噴射し、多孔質セラミックスの細孔に堆積したダストを吹き飛ばし捕集効率を回復させる払い落としが行なわれている。
【０００５】
このような集塵用セラミックスフィルタ１を構成する多孔質セラミックスとしては、セラミック原料を粉砕し、バインダーを添加して造粒体としたあと、所望のフィルタ形状に成形して焼結体の得られる温度・雰囲気で焼成することにより得られるコージェライト、ムライト、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素等の材質の多孔質セラミックス体が用いられていた。
【０００６】
しかし、上記のような多孔質セラミックス体であれば、初期の段階では高い捕集効率が得られるものの、長時間ダストの捕集を行うと、細孔内に捕集したダストが堆積し、逆洗による払い落としを行っても初期の捕集性能を得ることは出来なかった。
【０００７】
このため、より払い落とし性が高く、ダスト捕集前の初期の段階で、圧力損失の少ない低圧力損失化されたフィルタが望まれていた。
【０００８】
このような捕集したダストの払い落とし性及びフィルタの低圧力損失化の問題に対し、昭６０−６１０１９号公報、特開昭６３−２４０９１２号公報、特開平４−２３５７１０号公報、特許第２９２６１８７号公報等では、多孔質セラミック体を支持体（支持層）としてその少なくとも一表面にフィルタ層（集塵層、除塵層）を設けた多層構造の排ガス用フィルタ−を使用すれば問題解決できるとしている。
【０００９】
この多層構造フィルタは、多孔質セラミックス体を支持体として、その表面に多孔質セラミックス体をフィルタ層として設け、ほとんどのダストをこのフィルタ層表面で捕集する表面濾過方式と呼ばれる。この方式では、これまでの単層フィルタのように、ダストが細孔深くまで侵入することなく、フィルタ層表面に堆積しており、濾過面と逆方向に逆洗気流を流せば、ダストを容易に払い落とすことができ、フィルタの長寿命化に繋がっていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の多層構造フィルタのフィルタ層は、多角形状セラミックス粒子で構成されその表面は粗く、一定時間濾過後逆洗を行った際に捕集したダストがフィルタ層表面の凹凸部とアンカー効果により強固な付着をなすため、非常に剥離しにくかった。また、フィルタ層の細孔径分布の幅が広く、細孔径に大小バラツキが多いため、逆洗時の圧力は大きな細孔を抜け、小さい細孔には及びにくく、フィルタ層を全面にわたって逆洗するのは困難であった。また、細孔内に極端に狭い部分を有していたため、その部分にダストが堆積し、逆洗を行った際に払い落とししにくかった。
【００１１】
本発明の目的は、ダスト捕集前の圧力損失が低く、また捕集中に逆洗気流を噴射した時にはフィルタ表面に堆積したダストを容易に効率良く除去するできるとともに、ダストの充分な捕集効率が得られる集塵用セラミックスフィルタを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では上記課題に鑑み、多孔質セラミックスよりなる支持体とフィルタ層とから構成される多層構造の集塵用セラミックスフィルタにおいて、上記支持体表面に、平均粒径５０μｍ以上、真円度が上記平均粒径に対して６０％以下である球状セラミックス粒子を８〜４０重量％以上のＳｉＯ _２を主成分とする無機質バインダーにより厚み５０〜１０００μｍで固着したフィルタ層を形成するとともに、該フィルタ層を構成する粒子の１．５〜３倍の平均粒径を持ち、真円度が該平均粒径に対して６０％以下である球状セラミックス粒子を８〜４０重量％の無機質バインダーにより固着して第２のフィルタ層を形成してなり、かつ、上記支持体、フィルタ層および第２のフィルタ層がコージェライトセラミックスよりなることを特徴とする。
【００１３】
上記フィルタ層の平均細孔径が１０μｍ以上、上記第２のフィルタ層が少なくとも粒子１個分の厚さで形成され、且つ上記フィルタ層より大きな平均細孔径を有し、且つ圧力損失がフィルタ層の１／２以下であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る集塵用セラミックスフィルタを備える廃棄物焼却炉用の集塵装置を示す概略図であり、排ガスを流し込む流入口３と排ガスをセラミックスフィルタ１に誘引するための誘引送風機を配設した流出口４とを備え、ケーシング２内に円筒状の多孔質セラミックス体からなる集塵用セラミックスフィルタ１を複数個配設してある。そして流入口３から流れ込んだ排ガスを上記集塵用セラミックスフィルタ１に通過させることで、排ガス中に含まれる有害なダストを除去し、無害化したガスを流出口４より取り出すようになっている。
【００１８】
また、各集塵用セラミックスフィルタ１の内部には気体を噴出させるための配管５がそれぞれ設けてあり、集塵用セラミックスフィルタ１の細孔内に捕集したダストが堆積し、通気抵抗がある一定以上の値に達すると送気弁６が開き、ポンプ７より配管５内をガスの流れとは反対方向に逆洗気流を噴射して、集塵用セラミックスフィルタ１の細孔に堆積したダストを吹き飛ばすことにより、捕集効率を初期の性能まで回復させるようになっている。
【００１９】
次に、図２は図１の集塵用セラミックスフィルタ１を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は縦断面の一部の拡大図である。
【００２０】
この集塵用セラミックフィルタ１の断面は図２（ｃ）に示すように、多角形状セラミックス粒子を用いた支持体８の複雑な凹凸を有した表面に、球状セラミックス粒子１１を固着させフィルタ層９を成膜し、その表面にフィルタ層９粒子より大きな球状セラミックス粒子１２を固着して第２のフィルタ層１０を形成した構造としてある。
【００２１】
この構造であれば、高温で排ガス中のダストをフィルタ層９で捕集した時、ダストの一部が溶解して強固に付着が生じた場合においても、フィルタ層９表面は球状セラミックス粒子１１で構成された表面粗さの小さい滑らかな表面を有しており、しかもフィルタ層９表面に固着した球状セラミックス粒子１２からなる第２のフィルタ層１０によってフィルタ層９表面に堆積したダストの密度（濃度）を下げるので、アンカ−効果による強固な付着は起らない。更には、ダスト密度を下げることにより、一定量のダストが堆積するまでの時間が長くなるため、同じ濾過速度で一定時間の濾過を行った後、同じ逆洗圧力で逆洗を行った場合に、２層構造のものと比較して、より好適に高払い落とし効率が得られる。
【００２２】
よって、従来のようにフィルタ層表面に複雑な凹凸を有したセラミックスフィルタと比較して、逆洗によるダストの払い落としを行った場合に容易に払い落とすことが可能である。また、フィルタ層９に球状セラミックス粒子１１を用いることによって、フィルタ層９の細孔分布はシャ−プとなり、集塵用セラミックフィルタ１に逆洗圧力をかけた際に各細孔に対して均等に圧力を加えることが可能で、払い落し効率が向上する。
【００２３】
なお、上記では主に第２のフィルタ層１０をフィルタ層９表面に固着した３層構造の集塵用セラミックスフィルタについて述べたが、第２のフィルタ層１０のない、球状セラミックス粒子１１をフィルタ層９に用いた２層構造の集塵用セラミックスフィルタも、廃棄物焼却炉用のフィルタとして好適に用いることができることはいうまでもない。
【００２４】
ここで、上記集塵用セラミックスフィルタ１を構成する支持体８は、以下に示す順序で作製される多孔質セラミックスである。即ち、先ず、セラミックスの一次原料を混合し、有機バインダー、水を所定量添加、調合した後、スラリーを得る。次いで、該スラリーをスプレードライヤー等で噴霧乾燥させた後顆粒とし、冷間静水圧成形法により有底筒状の成形体を成形する。その後、必要な場合、切削加工等により所定寸法の支持体８とする。
【００２５】
次に、フィルタ層９を支持体８上に成膜する。このとき、フィルタ層９をなす球状セラミックス粒子１１は上記支持体８と同様にスプレードライヤーによって造粒する。次に造粒した粒子を粒子径、形状を維持するために仮焼する。仮焼温度は材料の焼結温度よりやや低温で実施する。
【００２６】
なお、上記球状セラミックス粒子１１の粒径としては、捕集するダスト粒径が最小０．５μｍ程度であり、これを大気中から取り除こうとすると最低１０μｍ程度の平均細孔径を有するフィルタを必要とする。このような細孔径を有するフィルタを得ようとすれば、上記球状セラミックス粒子１１で５０μｍ程度の粒子径が必要であるため、それ以上が好適範囲といえる。
【００２７】
また、本発明において球状とはフィルタ層の任意の断面を走査型電子顕微鏡にて画像撮影し、任意に１０個の粒子を選択、各粒子に接する内接円と外接円との半径の差を平均した値を真円度とし、この値が粒径に対して６０％以下のものをいう。
【００２８】
更に、フィルタ層９の材質としては、支持体８を構成するセラミックスと概略同一組成が良い。
【００２９】
こうして製作した上記球状セラミックス粒子１１に、球状セラミックス粒子１１の重量に対して８重量％以上の無機質バインダーと水溶性バインダー、分散剤、消泡剤、水を所定の重量比で混合し、スラリーを作製、このスラリー中に成形した支持体８を開口端面をシールした形で浸漬して５０〜１０００μｍ程度の厚みとなるようにディップコーティングする。コーティングした後、自然乾燥させることによって、支持体８にフィルタ層９を成膜した成形体を得る。
【００３０】
なお、ここでは支持体８へフィルタ層９をコーティングする方法としてディップコーティング法を用いたが、その他にエアー圧力方式のスプレーガンを用いて上記スラリーを支持体８へ吹き付けるスプレーコーティング方式等も好適に用いることができる。
【００３１】
ここで、上記無機質バインダーの主成分はＳｉＯ₂を用いることが好適である。また添加量を８重量％以上としたのは、８重量％より少ない添加量であると、焼成後にフィルタ層９に剥離を生じてしまうためである。
【００３２】
また、フィルタ層９のコーティング厚みは５０〜１０００μｍが好適である。これは上記フィルタ層９は少なくとも球状セラミックス粒子１１の粒子径以上の厚みを有するので、下限値を５０μｍ以上とし、また、１０００μｍより大きいとフィルタの圧力損失が著しく増大するためである。
【００３３】
次に上記成形体のフィルタ層９の表面に、フィルタ層９粒子より大きな平均粒径、好適にはフィルタ層９の粒子径の１．５〜３倍の平均粒径を持つ球状セラミックス粒子１２を、少なくとも前記球状セラミックス粒子１２の１個分の厚みで成膜し、フィルタ層９より大きな平均細孔径とし、圧力損失がフィルタ層９の１／２以下の第２のフィルタ層１０を形成する。上記球状セラミックス粒子１２に８重量％以上の無機質バインダー、水溶性バインダー、分散剤、消泡剤、水を混合、スラリーを作製し、フィルタ層の場合と同様に開口端面をシールした形で成形体をスラリー中に浸漬しディップコーティングによって成膜し第２のフィルタ層１０とする。なお、この第２のフィルタ層に用いる球状セラミックス粒子１２はフィルタ層９粒子と同様にスプレードライヤーによって造粒し、その後、材料の焼結温度よりやや低温で仮焼することによって、その粒子径、形状を維持することで得られる。
【００３４】
ここで上記フィルタ層９表面に成膜した第２のフィルタ層１０をなす球状セラミックス粒子１２の粒子径をフィルタ層９の粒子径より大きくしたのは、フィルタ層９の粒子径と同等の大きさであると、固着させる意味がないためである。また、その好適範囲をフィルタ層粒子径の１．５〜３倍としたのは、１．５倍以上でなければ、フィルタ層９の表面に付着した集塵ダスト層の密度を下げ払い落とし効率アップに効果が少なく、３倍までは粒径の大きさに比例して払い落とし効率がアップするが、３倍より大きな粒径では払い落とし効率はほぼ一定となるためである。
【００３５】
更に、上記第２のフィルタ層１０の厚みを少なくとも前記球状セラミックス粒子１２の１個分とし、且つフィルタ層９より大きな平均細孔径とし、圧力損失がフィルタ層９の１／２以下としたのは、粒子１個分より大きい厚みとすると第２のフィルタ層１０に圧力損失が発生し、支持体８とフィルタ層９の圧力損失値に加え、第２のフィルタ層１０の圧力損失も加味しなければならず、フィルタ全体の低圧損化に繋がらない。また、フィルタ層９と同じまたはそれ以下の平均細孔径とすると、やはり第２のフィルタ層１０に圧力損失が発生する。第２のフィルタ層１０に圧力損失が発生してしまうと、捕集するダストが第２のフィルタ層１０表面に堆積することとなる。すると、本来フィルタ層９表面に堆積するダストの密度（濃度）を低下させた状態で、逆洗により払い落としを行うという目的でフィルタ層９表面に固着させた第２のフィルタ層１０の役割を果たさなくなる。更には、第２のフィルタ層１０の圧力損失がフィルタ層９の１／２以下であれば、フィルタ層９表面に堆積したダストの密度を好適に低下させることができる。
【００３６】
そして、上記成形体を酸化又は還元雰囲気中にて所定の焼成温度で支持体８、フィルタ層９、第２のフィルタ層１０を一体焼成することにより集塵用セラミックフィルタ１を得る。
【００３７】
上述のようにして製造した集塵用セラミックスフィルタ１を用いれば、各種排気ガス中のダスト等を効率良く取り除くことができ、集塵後の逆洗において高払い落とし効率を得ることができる。
【００３８】
ここで、上記多孔質セラミックス及び球状セラミックスの材質としては、８００℃以上のより高温での集塵を行うことができ、耐熱衝撃性に優れており、安価なことから特にコージェライトを用いる。
【００３９】
なお、上記のより高温での集塵を行う場合、無機質バインダ−については、その添加量が球状セラミックス粒子に対して４０重量％以下であることがより好適である。４０重量％より多い場合には、材料中のＳｉＯ₂成分が過剰となり、材料の融点が低下するためにフィルタ層表面に堆積したダスト成分と反応を起こし、フィルタ層表面にダストが付着して逆洗をかけても払い落としできなくなるためである。
【００４０】
また、本発明の集塵用セラミックスフィルタは、支持体８は様々な形状とし、その表面にフィルタ層９及び第２のフィルタ層１０を設置すれば、どのような形状としても使用可能であるが、好適にはフィルタの破損原因となる引っ張り応力の集中が生じにくい円筒体が好ましく、円筒体の内側から外側に向け、逆洗圧力が加わるように使用する。即ち、外表面にフィルタ層９を固着した集塵用セラミックスフィルタとするのがより好適である。
【００４１】
更に、本発明は、上記実施の形態に示したものだけに限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲内で改良してもよいことは言うまでもない。
【００４２】
【実施例】
実施例１
以下、本発明を実施例で具体的に説明する。
【００４３】
図２に示す集塵用セラミックスフィルタ１をアルミナ、コージェライト、ムライト、炭化珪素、窒化珪素の各材料を用いて以下の順序で作製した。
【００４４】
先ず、一次原料を混合し、焼結助剤、有機バインダー、水を所定量添加、調合した後、スラリーを得た。次いで、そのスラリーをスプレードライヤー等で噴霧乾燥させた後顆粒とし、冷間静水圧成形法により開口端部にフランジ部のある有底筒状の成形体を成形し、外径６０ｍｍ、内径４０ｍｍ、長さ１４００ｍｍの支持体８を作製した。また、支持体８を作製後、支持体８と概略同一組成の材料に、焼結助剤、有機バインダー、水を所定量添加しスラリー作製後、スプレードライヤーにて噴霧乾燥を行い球状セラミックス粒子１１を作製した。その後球状セラミックス粒子１１の形状を保持するために各材料の焼結温度より低温で仮焼を行って、フィルタ層９を構成する球状セラミックス粒子１１を作製した。なお、上記球状セラミックス粒子１１の平均粒径については９０μｍとし、この粒径に対する真円度は６０％であった。
【００４５】
そして、上記球状セラミックス粒子１１と無機質バインダー（主成分ＳｉＯ₂）、有機バインダー、分散剤、消泡剤、水を混合し、フィルタ層９となるスラリーを作製、このスラリーに成形した支持体８を開口端面をシールした形で浸漬してフィルタ層９の厚みが５００μｍとなるように濾過面側にディツプコーティングした。なお、このとき球状セラミックス粒子１１を支持体８に固着させる無機質バインダーの添加量は球状セラミックス粒子１１の重量に対し８重量％の割合とした。
【００４６】
その後、酸化及び還元雰囲気中にて各材料の所定の焼成温度で焼成することにより、集塵用セラミックスフィルタ１を得た。
【００４７】
こうしてアルミナ、コージェライト、ムライト、炭化珪素、窒化珪素の各材質で作製した本発明の２層構造集塵用セラミックスフィルタ１と、材質・形状が同じ従来まで広く用いられてきた多角形状セラミックス粒子（粒径に対する真円度８０％）をフィルタ層９に用いた２層構造セラミックスフィルタを作製し、圧力損失上昇率とダスト払い落とし効率の比較を行った。比較試験は図３に示す簡易集塵試験装置にて実施した。以下、試験の概要を示す。
【００４８】
まず、簡易集塵試験装置本体１３のフィルタセット部に集塵用セラミックスフィルタ１をセットする。そして逆洗パルス管１９、排気管２０をフィルタに接続し、誘引送風機１８にて２ｍ／ｍｉｎの面速度で排気管２０から排気を行いながら、途中逆洗圧力装置１５で１０ｍｉｎ／回のタイミングで２．５ｋｇｆ／ｃｍ²の逆洗圧力をかけ、室温にて５時間の連続運転を行った。このときダストはダスト供給装置１６で簡易集塵試験装置本体１３の側壁から供給しており、捕集されたダスト及び逆洗によって払い落とされたダストは捕集ダスト排出口２１より排出する。試験前後の圧力損失については、差圧計１７にて測定し圧力損失上昇率を計算した。
【００４９】
試験結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】

【００５１】
表１の試料１〜１０のうち、奇数が従来までの２層構造セラミックスフィルタを示し、偶数が本発明のセラミックスフィルタを示す。表から分かるとおり、各材質ともに本発明のフィルタ層９に球状セラミックス粒子１１を固着させた２層構造セラミックスフィルタの方が、試験後の圧力損失上昇率が低く、ダスト払い落とし効率は高い。
【００５２】
この実験結果から、多角形状セラミックス粒子をフィルタ層に用いた従来までの２層構造セラミックスフィルタと比較し、本発明の球状セラミックス粒子１１をフィルタ層９に用いた２層構造セラミックスフィルタの方が、集塵後の圧力損失上昇をより少なく抑えることができ、ダスト払い落とし効率についてもアップできることが確認できる結果となった。
実施例２
次に、実施例１で作製した各材質の本発明の２層構造セラミックスフィルタと、このフィルタのフィルタ層９表面にフィルタ層の球状セラミックス粒子１１の粒径より大きな平均粒径１５０μｍの球状セラミックス粒子１２を固着させ第２のフィルタ層１０を形成したフィルタについて払い落とし効率の比較試験を行った。試験は図３の簡易集塵試験装置を用いて実施例１と同条件で実施した。試験結果を表２に示す。
【００５３】
【表２】

【００５４】
表２から、各材質ともに払い落とし効率は２層構造のものより３層構造のものが高い値を示しており、フィルタ層９表面にフィルタ層の球状セラミックス粒子１１の粒径より大きな粒子径を持つ球状セラミックス粒子１２を固着させ第２のフィルタ層１０を形成することにより、フィルタ層９表面に堆積するダストの密度を下げ、逆洗時にダストを払い落としやすくするという効果を確認することができる結果となった。
実施例３
次に上記実施例１にて試験を実施したアルミナ、コージェライト、炭化珪素、窒化珪素材質の本発明の２層構造セラミックスフィルタ１について実際に高温での集塵を行い、その耐熱性について評価した。試験は図３の簡易集塵試験装置にて、ヒーター１４で温度上昇させ、５００℃と８００℃で問題なく高温集塵が実施でき、熱衝撃等の影響でフィルタ自体に破損が生じないかを◎（良）、○（可）、×（不可）、で評価した。結果を表３に示す。
【００５５】
【表３】

【００５６】
表３から、試料Ｎｏ．２１、２２のアルミナ材質のフィルタについては、５００℃では破損もなく良好に試験実施できたものの、８００℃では熱衝撃の影響で、フィルタが破損してしまった。
【００５７】
これと比較して、試料Ｎｏ２３、２４（コージェライト）及びＮｏ．２５、２６（炭化珪素）、Ｎｏ．２７、２８（窒化珪素）については５時間の試験で温度５００℃、８００℃ともに熱衝撃による破損なく良好に集塵試験を実施できた。しかし、集塵試験後に、より温度条件の過酷であった８００℃の試験試料Ｎｏ．２４、２６、２８について目視及び金属顕微鏡による表面観察を実施したところ、コージェライト材質のＮｏ．２４については、ダスト付着等なく問題なかったが、炭化珪素及び窒化珪素材質のＮｏ．２６、２８には、無数の細かいダスト付着が発生していた。これは炭化珪素及び窒化珪素のＳｉと炉内のＯ₂が反応してフィルタ層９表面にＳｉＯ₂が生成され、このＳｉＯ₂とダスト成分が反応しダスト付着が発生したと考えられる。この結果から、上記材質のうちコージェライトが、耐熱性・耐食性ともに良好であり、より高温（８００℃以上）の集塵にはコージェライト製の２層構造セラミックスフィルタがより好適に用いることができるといえる。
【００５８】
また、上記高温（８００℃）での集塵試験を、無機質バインダーの量を１０〜６０重量％まで１０重量％ずつ振ったコージェライト材質の２層構造セラミックスフィルタを用いて実施し、試験前後のフィルタの圧力損失値測定及びフィルタ層９表面の観察を行った。なお試験は上記と同条件で実施している。試験結果を表４に示す。
【００５９】
【表４】

【００６０】
表４から試料Ｎｏ．２９〜３２までは試験前後で圧力損失値に差はなかった。また、フィルタ層９表面の観察においてもダスト付着は見られなかった。
【００６１】
しかしＮｏ．３３、３４は試験前後で圧力損失値に差が見られ、またフィルタ層９の表面の観察ではフィルタ層９に、無機質バインダー（ＳｉＯ₂）の添加量が多いためにフィルタ層の融点が下がり、ダスト成分と反応を起こしたと見られるダスト付着が観察された。
【００６２】
この結果から、より高温（８００℃以上）でコージェライト製のセラミックスフィルタを用いて集塵を実施するには、無機質バインダーの添加量は４０重量％以下が好適であるといえる。
実施例４
フィルタ層９表面に固着させた球状セラミックス粒子１２で構成される第２のフィルタ層１０の厚みを、前記球状セラミックス粒子１２の１個分の厚さとし、平均細孔径を振った外径６０ｍｍ×内径４０ｍｍ×長さ１４００ｍｍのコージェライトを使用した多孔質セラミックスフィルタ１を作製し、実施例１〜３と同様に簡易集塵試験装置により、集塵試験を実施した。集塵試験条件としては、濾過速度２ｍ／ｍｉｎで５ｍｉｎの集塵を実施し、その後圧力損失測定し、逆洗圧力０．１ＭＰａで逆洗を行い払い落とし効率を求めた。結果を表５に示す。
【００６３】
【表５】

【００６４】
なお、試料Ｎｏ．３５〜３８は表５の２層品に第２のフィルタ層１０を成膜したものであり、（２層品の初期圧力損失）−（Ｎｏ．３５〜３８の初期圧力損失）が、第２のフィルタ層１０自体の圧力損失を示す。また、表５の２層品及びＮｏ．３５〜３８の支持体８の圧力損失は何れも４０ｍｍＨ₂Ｏである。更に２層品の平均細孔径については、フィルタ層９の平均細孔径を示し、単層品については平均粒径１５０μｍの球状粒子を用いた単層セラミックスフィルタの集塵試験の結果を示している。
【００６５】
表５より、Ｎｏ３５については、２層品フィルタ層と同じ平均細孔径を有し、第２のフィルタ層１０自体にフィルタ層９の１／２より大きな圧力損失（６ｍｍＨ₂Ｏ）が発生するため、フィルタ層９の表面に堆積したダストの密度（濃度）を低下できず、２層品と比較して集塵試験後の圧力損失が増大し、払い落とし効率が低下しているために、好適ではない。
【００６６】
また、Ｎｏ．３６〜３８については、第２のフィルタ層１０が２層品のフィルタ層９より大きな平均細孔径を有し、またフィルタ層９の圧力損失５ｍｍＨ₂Ｏに対し、０〜２ｍｍＨ₂Ｏとフィルタ層９の圧力損失の１／２以下の圧力損失を示す。従って、第２のフィルタ層１０でダスト中の比較的大きな粒子径のものを捕集し、それ以外のダストをフィルタ層９で捕集するため、フィルタ層９に堆積するダストの密度（濃度）を低くできるばかりか、ダストが堆積し密度を増していく速度を遅くすることができ、２層品と同じ濾過速度、濾過時間であれば試験後の圧力損失上昇は低く抑えられ、また、逆洗後の払い落とし効率についても高い値を示す。
【００６７】
この結果より、フィルタ層９表面に固着した球状セラミックス粒子１２で構成される第２のフィルタ層１０が、少なくとも粒子１個分の厚さで形成され、且つフィルタ層９より大きな平均細孔径を有し、且つ圧力損失がフィルタ層９の１／２以下であれば、より好適にダストを集塵でき、高払い落とし効率が得られることが確認できた。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、多孔質セラミックスよりなる支持体とフィルタ層とから構成される多層構造集塵用セラミックスフィルタにおいて、支持体表面に球状セラミックス粒子を８重量％以上の無機質バインダーにより固着してフィルタ層とすることにより、フィルタ層の細孔内に堆積したダストを完全に除去することができ、初期性能近くに回復させることができる。また、フィルタ層表面にフィルタ層粒子より大きな平均粒径を持つ球状セラミックス粒子を無機質バインダーにより固着して、第２のフィルタ層とし、フィルタ層表面に堆積したダスト層の密度を低くすることによって、より高い払い落とし効率を得ることができる。更に、上記支持体と球状セラミックスの材質がコージェライトであり、且つ球状セラミックス粒子を支持体に４０重量％以下の無機質バインダーにより固着することにより、より高温域（８００℃以上）でも安定して使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る集塵用セラミックスフィルタを備える集塵装置を示す概略図である。
【図２】本発明に係る集塵用セラミックスフィルタを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は縦断面の一部拡大図である。
【図３】本発明に係る簡易集塵試験装置の概略図である。
【符号の説明】
１集塵用セラミックスフィルタ
２ケーシング
３流入口
４流出口
５配管
６送気弁
７ポンプ
８支持体
９フィルタ層
１０第２のフィルタ層
１１、１２球状セラミックス粒子
１３簡易集塵試験装置本体
１４ヒーター
１５逆洗圧力装置
１６ダスト供給装置
１７差圧計
１８誘引送風機
１９逆洗パルス管
２０排気管
２１捕集ダスト排出口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dust collecting ceramic filter that collects soot and dust from high-temperature combustion gas, and is specifically included in combustion gas (including exhaust gas) such as heavy oil, coal, and waste. It collects dust (soot and dust).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a dust collecting ceramic filter made of porous ceramics has been proposed as a filter for removing dust from high-temperature combustion gas.
[0003]
For example, a dust collector used in a waste incinerator as shown in FIG. 1 includes an inlet 3 for exhaust gas after waste incineration, and an induction fan for attracting exhaust gas to the ceramic filter 1 for dust collection. A dust collecting ceramic filter 1 having a bottomed cylindrical body made of porous ceramics is disposed in a casing 2 having an outlet 4 disposed therein and having an inverted conical lower portion. When coal gas flows from the inlet 3 and passes through the dust collecting ceramic filter 1, dust contained in the exhaust gas is removed and can be taken out from the outlet 4.
[0004]
If this dust collecting operation is continued for a long time, dust collected in the pores of the porous ceramics constituting the dust collecting ceramic filter 1 is accumulated and pressure loss (outer wall side and inner wall side when gas is flown) Therefore, a pipe 5 for injecting gas is provided at the upper end of the dust collecting ceramic filter 1 so that the pressure loss exceeds a certain level. When this value is reached, the air supply valve 6 is opened and the pump 7 is operated to inject a backwash airflow in the direction opposite to the flow of the exhaust gas through the pipe 5 to blow off and collect dust accumulated in the pores of the porous ceramics. Payments have been made to restore collection efficiency.
[0005]
As a porous ceramic constituting such a dust collecting ceramic filter 1, a ceramic raw material is pulverized and a binder is added to form a granulated body, which is then molded into a desired filter shape to obtain a sintered body. A porous ceramic body made of a material such as cordierite, mullite, alumina, silicon carbide, or silicon nitride obtained by firing at a temperature / atmosphere has been used.
[0006]
However, with the porous ceramic body as described above, high collection efficiency can be obtained in the initial stage. However, if dust is collected for a long time, the dust collected in the pores accumulates and reversely The initial collection performance could not be obtained even if it was washed off.
[0007]
For this reason, there has been a demand for a filter having a high pressure drop-off property and a low pressure loss with a low pressure loss at an early stage before dust collection.
[0008]
With respect to the problem of such dust removal property and low pressure loss of the filter, Japanese Patent Laid-Open No. 60-61019, Japanese Patent Laid-Open No. 63-240912, Japanese Patent Laid-Open No. 4-235710, Japanese Patent No. 2926187. According to Japanese Patent Publication No. Gazette, the problem can be solved by using a multilayered exhaust gas filter having a porous ceramic body as a support (support layer) and a filter layer (dust collection layer, dust removal layer) provided on at least one surface thereof. Yes.
[0009]
This multilayer structure filter is called a surface filtration method in which a porous ceramic body is provided as a support, a porous ceramic body is provided as a filter layer on the surface, and most dust is collected on the surface of the filter layer. In this method, dust does not penetrate deeply into the pores like conventional single-layer filters, but accumulates on the surface of the filter layer. Dust is easily generated by flowing a backwash airflow in the direction opposite to the filtration surface. It was possible to remove the filter, which led to a longer filter life.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the filter layer of the multilayer filter is composed of polygonal ceramic particles, and its surface is rough. Dust collected when backwashing is performed after filtration for a certain period of time is caused by the irregularities on the surface of the filter layer and the anchor effect. In order to make a strong adhesion, it was very difficult to peel off. In addition, since the pore size distribution of the filter layer is wide and there are many variations in pore size, the pressure during backwashing passes through the large pores, hardly reaches the small pores, and the filter layer is backwashed over the entire surface. It was difficult. Moreover, since it had an extremely narrow part in the pores, dust accumulated in that part, and it was difficult to remove it when backwashing was performed.
[0011]
The object of the present invention is that the pressure loss before dust collection is low, and dust deposited on the filter surface can be easily and efficiently removed when a backwash air flow is injected for collection concentration, and sufficient dust collection efficiency. Is to provide a dust collecting ceramic filter.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the present invention, in view of the above problems, in a ceramic filter for dust collection having a multilayer structure composed of a support made of porous ceramics and a filter layer,Spherical ceramic particles having an average particle size of 50 μm or more and a roundness of 60% or less with respect to the average particle size are 8 to 40% by weight or more of SiO 2 ₂ As the main componentBy inorganic binderA filter layer fixed with a thickness of 50 to 1000 μm is formed, and the average particle size is 1.5 to 3 times the particle constituting the filter layer, and the roundness is 60% or less of the average particle size. A spherical ceramic particle is fixed with 8 to 40% by weight of an inorganic binder to form a second filter layer, and the support, the filter layer, and the second filter layer are made of cordierite ceramics.It is characterized by that.
[0013]
Above filter layerAnd the second filter layer is formed with a thickness of at least one particle, has an average pore diameter larger than that of the filter layer, and has a pressure loss that is 1/2 that of the filter layer. IsIt is characterized by that.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0017]
FIG. 1 is a schematic view showing a dust collector for a waste incinerator equipped with a ceramic filter for dust collection according to the present invention, and an inlet 3 for flowing exhaust gas and an induction fan for attracting exhaust gas to the ceramic filter 1. And a plurality of dust collecting ceramic filters 1 made of a cylindrical porous ceramic body are arranged in the casing 2. By passing the exhaust gas flowing in from the inlet 3 through the dust collecting ceramic filter 1, harmful dust contained in the exhaust gas is removed, and detoxified gas is taken out from the outlet 4.
[0018]
Each dust collecting ceramic filter 1 is provided with a pipe 5 for ejecting gas, and dust collected in the pores of the dust collecting ceramic filter 1 is accumulated, and has ventilation resistance. When the value reaches a certain value or more, the air supply valve 6 is opened, and a backwash air flow is injected from the pump 7 in the pipe 5 in the direction opposite to the gas flow, and dust accumulated in the pores of the dust collecting ceramic filter 1. The collection efficiency is restored to the initial performance by blowing off.
[0019]
Next, FIG. 2 is a view showing the dust collecting ceramic filter 1 of FIG. 1, wherein (a) is a perspective view, (b) is a longitudinal sectional view, and (c) is an enlarged view of a part of the longitudinal section. .
[0020]
As shown in FIG. 2C, the dust collecting ceramic filter 1 has a filter layer 9 in which spherical ceramic particles 11 are fixed to the surface of the support 8 using polygonal ceramic particles having complicated irregularities. And the second filter layer 10 is formed by adhering spherical ceramic particles 12 larger than the filter layer 9 particles to the surface thereof.
[0021]
With this structure, when dust in exhaust gas is collected by the filter layer 9 at a high temperature, the surface of the filter layer 9 is made of spherical ceramic particles 11 even when part of the dust is dissolved and strongly adhered. The density (concentration) of dust deposited on the surface of the filter layer 9 by the second filter layer 10 that has a smooth surface with a small surface roughness and that is composed of spherical ceramic particles 12 fixed to the surface of the filter layer 9. ) Is reduced, so that strong adhesion due to the anchor effect does not occur. Furthermore, since the time until a certain amount of dust accumulates becomes longer by lowering the dust density, after performing filtration for a certain period of time at the same filtration rate, backwashing at the same backwash pressure is performed. Compared with the two-layer structure, the high payoff efficiency can be obtained more suitably.
[0022]
Therefore, as compared with the conventional ceramic filter having complicated irregularities on the filter layer surface, it is possible to easily remove dust when dust is removed by backwashing. Further, by using the spherical ceramic particles 11 for the filter layer 9, the pore distribution of the filter layer 9 becomes sharp, and when the backwashing pressure is applied to the dust collecting ceramic filter 1, the pores are evenly distributed. It is possible to apply pressure to the battery, which improves the efficiency of wiping off.
[0023]
In the above description, the dust collecting ceramic filter having a three-layer structure in which the second filter layer 10 is fixed to the surface of the filter layer 9 has been described. However, the spherical ceramic particles 11 without the second filter layer 10 are used as the filter layer. Needless to say, the two-layer dust collecting ceramic filter used in 9 can also be suitably used as a filter for a waste incinerator.
[0024]
Here, the support 8 constituting the dust collecting ceramic filter 1 is a porous ceramic produced in the order shown below. That is, first, a primary material of ceramics is mixed, a predetermined amount of an organic binder and water are added and mixed, and then a slurry is obtained. Next, the slurry is spray-dried with a spray dryer or the like, and then granulated, and a bottomed cylindrical shaped product is formed by a cold isostatic pressing method. Thereafter, if necessary, the support body 8 having a predetermined size is formed by cutting or the like.
[0025]
Next, the filter layer 9 is formed on the support 8. At this time, the spherical ceramic particles 11 forming the filter layer 9 are granulated by a spray dryer in the same manner as the support 8. Next, the granulated particles are calcined in order to maintain the particle diameter and shape. The calcination temperature is slightly lower than the sintering temperature of the material.
[0026]
As the particle size of the spherical ceramic particles 11, the dust particle size to be collected is about 0.5 μm at minimum, and if it is removed from the atmosphere, a filter having an average pore size of at least about 10 μm is required. . If it is going to obtain the filter which has such a pore diameter, since the particle diameter of about 50 micrometers is required for the said spherical ceramic particle 11, it can be said that the more than that is a suitable range.
[0027]
In the present invention, a spherical shape means that an arbitrary cross section of a filter layer is imaged with a scanning electron microscope, 10 particles are arbitrarily selected, and the difference in radius between an inscribed circle and a circumscribed circle in contact with each particle is determined. The average value is the roundness, and this value is 60% or less of the particle size.
[0028]
Furthermore, the material of the filter layer 9 is preferably substantially the same composition as the ceramic constituting the support 8.
[0029]
The spherical ceramic particles 11 thus manufactured are mixed with an inorganic binder and a water-soluble binder, a dispersant, an antifoaming agent, and water at a predetermined weight ratio of 8% by weight or more with respect to the weight of the spherical ceramic particles 11, The support 8 formed in the slurry is immersed in a form in which the opening end face is sealed, and dip-coated so as to have a thickness of about 50 to 1000 μm. After coating, the molded body in which the filter layer 9 is formed on the support 8 is obtained by natural drying.
[0030]
Here, the dip coating method is used as a method of coating the filter layer 9 on the support 8, but a spray coating method in which the slurry is sprayed onto the support 8 using an air pressure spray gun is also suitable. Can be used.
[0031]
Here, the main component of the inorganic binder is SiO.₂Is preferably used. The reason why the addition amount is 8% by weight or more is that if the addition amount is less than 8% by weight, the filter layer 9 is peeled after firing.
[0032]
The coating thickness of the filter layer 9 is preferably 50 to 1000 μm. This is because the filter layer 9 has a thickness at least equal to or larger than the particle diameter of the spherical ceramic particles 11, so that the lower limit value is set to 50 μm or more, and if it exceeds 1000 μm, the pressure loss of the filter increases remarkably.
[0033]
Next, spherical ceramic particles 12 having an average particle size larger than that of the filter layer 9 particles, preferably 1.5 to 3 times the particle size of the filter layer 9 are formed on the surface of the filter layer 9 of the molded body. The second filter layer 10 is formed with a thickness of at least one spherical ceramic particle 12 to have an average pore diameter larger than that of the filter layer 9 and a pressure loss of ½ or less of the filter layer 9. The spherical ceramic particles 12 are mixed with 8% by weight or more of an inorganic binder, a water-soluble binder, a dispersant, an antifoaming agent, and water to prepare a slurry, and a molded body in which the opening end face is sealed as in the case of the filter layer. Is immersed in a slurry and formed into a film by dip coating to form a second filter layer 10. The spherical ceramic particles 12 used in the second filter layer are granulated by a spray dryer in the same manner as the filter layer 9 particles, and then calcined at a temperature slightly lower than the sintering temperature of the material, It is obtained by maintaining the shape.
[0034]
Here, the particle diameter of the spherical ceramic particles 12 forming the second filter layer 10 formed on the surface of the filter layer 9 is larger than the particle diameter of the filter layer 9, which is the same size as the particle diameter of the filter layer 9. This is because it is meaningless to fix. Further, the reason why the preferred range is 1.5 to 3 times the particle diameter of the filter layer is that if it is not 1.5 times or more, the density of the dust collection dust layer adhering to the surface of the filter layer 9 is reduced and removed. This is because the effect of increasing is small, and the dropping efficiency increases in proportion to the size of the particle size up to 3 times, but the discharging efficiency becomes almost constant at a particle size larger than 3 times.
[0035]
Further, the thickness of the second filter layer 10 is at least one of the spherical ceramic particles 12, and the average pore diameter is larger than that of the filter layer 9, and the pressure loss is ½ or less of the filter layer 9. If the thickness is larger than one particle, pressure loss occurs in the second filter layer 10, and in addition to the pressure loss values of the support 8 and the filter layer 9, the pressure loss of the second filter layer 10 must be taken into account. It does not lead to low pressure loss of the entire filter. If the average pore diameter is equal to or smaller than that of the filter layer 9, pressure loss is also generated in the second filter layer 10. When pressure loss occurs in the second filter layer 10, dust to be collected accumulates on the surface of the second filter layer 10. Then, the role of the second filter layer 10 fixed to the surface of the filter layer 9 for the purpose of performing removal by backwashing in a state where the density (concentration) of dust originally deposited on the surface of the filter layer 9 is reduced. It will not run out. Furthermore, if the pressure loss of the second filter layer 10 is ½ or less that of the filter layer 9, the density of dust deposited on the surface of the filter layer 9 can be suitably reduced.
[0036]
Then, the ceramic body 1 for dust collection is obtained by integrally firing the support 8, the filter layer 9, and the second filter layer 10 at a predetermined firing temperature in an oxidizing or reducing atmosphere.
[0037]
If the dust collecting ceramic filter 1 manufactured as described above is used, dust and the like in various exhaust gases can be efficiently removed, and high removal efficiency can be obtained in backwashing after dust collection.
[0038]
Here, as the material of the porous ceramic and the spherical ceramic, cordierite is particularly used because it can collect dust at a higher temperature of 800 ° C. or higher, has excellent thermal shock resistance, and is inexpensive.
[0039]
In addition, when performing dust collection at said higher temperature, it is more suitable that the addition amount is 40 weight% or less with respect to a spherical ceramic particle about an inorganic binder. If more than 40% by weight, SiO in the material₂This is because the component becomes excessive and the melting point of the material is lowered, so that it reacts with the dust component deposited on the surface of the filter layer, and the dust adheres to the surface of the filter layer and cannot be removed even after backwashing.
[0040]
In the dust collecting ceramic filter of the present invention, the support 8 can be used in any shape as long as the support 8 has various shapes and the filter layer 9 and the second filter layer 10 are provided on the surface thereof. Preferably, a cylindrical body that is less likely to cause concentration of tensile stress that causes damage to the filter is preferable, and is used so that backwash pressure is applied from the inside to the outside of the cylindrical body. That is, it is more preferable to use a dust collecting ceramic filter in which the filter layer 9 is fixed to the outer surface.
[0041]
Furthermore, it is needless to say that the present invention is not limited to the one shown in the above embodiment, and may be improved without departing from the gist thereof.
[0042]
【Example】
Example 1
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples.
[0043]
A ceramic filter 1 for dust collection shown in FIG. 2 was produced in the following order using materials of alumina, cordierite, mullite, silicon carbide, and silicon nitride.
[0044]
First, the primary raw materials were mixed, and a predetermined amount of a sintering aid, an organic binder, and water were added and prepared, and then a slurry was obtained. Next, the slurry is spray-dried with a spray dryer or the like to form granules, and a bottomed cylindrical shaped body having a flange portion at the opening end is formed by a cold isostatic pressing method, and the outer diameter is 60 mm, the inner diameter is 40 mm, A support 8 having a length of 1400 mm was produced. In addition, after preparing the support 8, a predetermined amount of a sintering aid, an organic binder, and water is added to a material having substantially the same composition as that of the support 8 to prepare a slurry, followed by spray drying with a spray dryer, and spherical ceramic particles 11. Was made. Thereafter, in order to maintain the shape of the spherical ceramic particles 11, calcining was performed at a temperature lower than the sintering temperature of each material to produce spherical ceramic particles 11 constituting the filter layer 9. The average particle size of the spherical ceramic particles 11 was 90 μm, and the roundness with respect to this particle size was 60%.
[0045]
The spherical ceramic particles 11 and an inorganic binder (main component SiO)₂), An organic binder, a dispersant, an antifoaming agent, and water are mixed to prepare a slurry to be the filter layer 9, and the thickness of the filter layer 9 is obtained by immersing the support 8 molded into this slurry with the opening end face sealed. Was dip-coated on the filtration surface side so as to be 500 μm. At this time, the addition amount of the inorganic binder for fixing the spherical ceramic particles 11 to the support 8 was 8% by weight with respect to the weight of the spherical ceramic particles 11.
[0046]
Then, the ceramic filter 1 for dust collection was obtained by baking at the predetermined baking temperature of each material in oxidizing and reducing atmosphere.
[0047]
Thus, the two-layer structure dust collecting ceramic filter 1 of the present invention made of each material of alumina, cordierite, mullite, silicon carbide, and silicon nitride, and the polygonal ceramic particles that have been widely used until now with the same material and shape ( A two-layer structure ceramic filter using a roundness of 80% with respect to the particle size) for the filter layer 9 was produced, and the pressure loss increase rate and the dust removal efficiency were compared. The comparative test was conducted with a simple dust collection test apparatus shown in FIG. The outline of the test is shown below.
[0048]
First, the dust collecting ceramic filter 1 is set in the filter setting portion of the simple dust collection test apparatus main body 13. Then, the backwash pulse tube 19 and the exhaust pipe 20 are connected to a filter, and the exhaust blower 18 exhausts air from the exhaust pipe 20 at a surface speed of 2 m / min, while the backwash pressure device 15 at the timing of 10 min / times. 2.5kgf / cm²A continuous washing operation was performed at room temperature for 5 hours. At this time, the dust is supplied from the side wall of the simple dust collection test device main body 13 by the dust supply device 16, and the collected dust and the dust removed by backwashing are discharged from the collected dust discharge port 21. About the pressure loss before and behind a test, it measured with the differential pressure gauge 17, and calculated the pressure loss increase rate.
[0049]
The test results are shown in Table 1.
[0050]
[Table 1]

[0051]
Of the samples 1 to 10 in Table 1, odd numbers indicate the conventional two-layer structure ceramic filter, and even numbers indicate the ceramic filter of the present invention. As can be seen from the table, the two-layer structure ceramic filter in which the spherical ceramic particles 11 are fixed to the filter layer 9 of the present invention for each material has a lower pressure loss increase rate after the test and higher dust removal efficiency.
[0052]
From this experimental result, compared to the conventional two-layer structure ceramic filter using polygonal ceramic particles for the filter layer, the two-layer structure ceramic filter using the spherical ceramic particles 11 of the present invention for the filter layer 9, As a result, it was confirmed that the increase in pressure loss after dust collection could be reduced and the dust removal efficiency could be improved.
Example 2
Next, the two-layer structure ceramic filter of the present invention of each material produced in Example 1, and the spherical ceramic particles having an average particle size of 150 μm larger than the particle size of the spherical ceramic particles 11 of the filter layer on the filter layer 9 surface of the filter A comparison test of the removal efficiency was performed on the filter in which the second filter layer 10 was formed by fixing 12. The test was conducted under the same conditions as in Example 1 using the simple dust collection test apparatus of FIG. The test results are shown in Table 2.
[0053]
[Table 2]

[0054]
From Table 2, the removal efficiency of each material is higher in the three-layer structure than in the two-layer structure, and the surface of the filter layer 9 has a particle diameter larger than the particle diameter of the spherical ceramic particles 11 of the filter layer. By fixing the spherical ceramic particles 12 having the second filter layer 10, the density of the dust deposited on the surface of the filter layer 9 can be reduced, and the effect of facilitating the dust removal during backwashing can be confirmed. As a result.
Example 3
Next, the two-layer structure ceramic filter 1 of the present invention made of alumina, cordierite, silicon carbide, or silicon nitride material tested in Example 1 was actually collected at high temperature, and its heat resistance was evaluated. . The test is conducted with the simple dust collection test equipment shown in FIG. 3. The temperature is raised by the heater 14, and high temperature dust collection can be carried out at 500 ° C. and 800 ° C. without any problem. ◎ (good), ○ (good), × (impossible). The results are shown in Table 3.
[0055]
[Table 3]

[0056]
From Table 3, Sample No. The 21 and 22 filters made of alumina were successfully tested at 500 ° C. without damage, but at 800 ° C., the filter was damaged due to thermal shock.
[0057]
In comparison with this, samples Nos. 23 and 24 (cordierite) and No. 25, 26 (silicon carbide), no. With respect to 27 and 28 (silicon nitride), a dust collection test could be carried out satisfactorily at a temperature of 500 ° C. and 800 ° C. without damage due to thermal shock in a 5-hour test. However, after the dust collection test, test sample No. 800 ° C., which had a severer temperature condition. As a result of visual observation and surface observation with a metallographic microscope for Nos. 24, 26 and 28, the cordierite material No. For No. 24, there was no problem without dust adhesion, but No. 24 of silicon carbide and silicon nitride materials. Innumerable fine dust deposits occurred on Nos. 26 and 28. This is because silicon carbide and silicon nitride Si and O in the furnace.₂Reacts with SiO on the surface of the filter layer 9₂Is produced, and this SiO₂It is thought that dust adhesion occurred due to the reaction of the dust component. From this result, cordierite has good heat resistance and corrosion resistance among the above materials, and a two-layer ceramic filter made of cordierite can be more suitably used for collecting dust at higher temperatures (800 ° C. or higher). It can be said.
[0058]
Further, the dust collection test at the high temperature (800 ° C.) was carried out using a cordierite material two-layer structure ceramic filter in which the amount of the inorganic binder was shaken by 10% to 10% by weight, before and after the test. The pressure loss measurement of the filter and the surface of the filter layer 9 were observed. The test is performed under the same conditions as above. The test results are shown in Table 4.
[0059]
[Table 4]

[0060]
From Table 4, Sample No. From 29 to 32, there was no difference in pressure loss before and after the test. Also, no dust adhesion was observed in the observation of the surface of the filter layer 9.
[0061]
However, no. 33 and 34 show a difference in pressure loss values before and after the test, and when the surface of the filter layer 9 is observed, the filter layer 9 has an inorganic binder (SiO 2).₂) Was added in large amounts, the melting point of the filter layer was lowered, and dust adhesion, which appears to have reacted with dust components, was observed.
[0062]
From this result, it can be said that the amount of the inorganic binder added is preferably 40% by weight or less in order to collect dust at a higher temperature (800 ° C. or higher) using a cordierite ceramic filter.
Example 4
The thickness of the second filter layer 10 composed of the spherical ceramic particles 12 fixed to the surface of the filter layer 9 is the thickness of one of the spherical ceramic particles 12, and the outer diameter is 60 mm × the inner diameter with the average pore diameter varied. A porous ceramic filter 1 using cordierite of 40 mm × 1400 mm in length was produced, and a dust collection test was performed using a simple dust collection test apparatus in the same manner as in Examples 1 to 3. As dust collection test conditions, dust collection was performed for 5 minutes at a filtration rate of 2 m / min, pressure loss was measured, and backwashing was performed at a backwashing pressure of 0.1 MPa to determine the removal efficiency. The results are shown in Table 5.
[0063]
[Table 5]

[0064]
Sample No. Nos. 35 to 38 are obtained by forming the second filter layer 10 on the two-layer product of Table 5, and (the initial pressure loss of the two-layer product) − (the initial pressure loss of No. 35 to 38) is the second. The pressure loss of the filter layer 10 itself is shown. In addition, the two-layer product of Table 5 and No. The pressure loss of the support 8 of 35 to 38 is 40 mmH₂O. Further, the average pore diameter of the two-layer product indicates the average pore diameter of the filter layer 9, and the single-layer product indicates the result of the dust collection test of the single-layer ceramic filter using spherical particles having an average particle diameter of 150 μm. .
[0065]
From Table 5, No35 has the same average pore diameter as the two-layer filter layer, and the second filter layer 10 itself has a pressure loss (6 mmH) larger than ½ of the filter layer 9.₂O) occurs, the density (concentration) of the dust accumulated on the surface of the filter layer 9 cannot be reduced, and the pressure loss after the dust collection test is increased compared to the two-layer product, and the removal efficiency is reduced. Therefore, it is not preferable.
[0066]
No. For 36 to 38, the second filter layer 10 has a larger average pore diameter than the two-layer filter layer 9, and the pressure loss of the filter layer 9 is 5 mmH.₂0-2mmH for O₂O and the pressure loss of 1/2 or less of the pressure loss of the filter layer 9 are shown. Accordingly, since the second filter layer 10 collects dust having a relatively large particle size and the other dust is collected by the filter layer 9, the density (concentration) of dust deposited on the filter layer 9 is increased. In addition, the rate at which the dust accumulates and increases the density can be slowed down, and the increase in pressure loss after the test can be kept low if the filtration rate and filtration time are the same as those of the two-layer product. It also shows a high value for the efficiency of payout after washing.
[0067]
As a result, the second filter layer 10 composed of the spherical ceramic particles 12 fixed to the surface of the filter layer 9 is formed with a thickness of at least one particle and has an average pore diameter larger than that of the filter layer 9. In addition, when the pressure loss is ½ or less of the filter layer 9, it was confirmed that dust can be collected more suitably and high removal efficiency can be obtained.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a multilayer structure dust collecting ceramic filter composed of a porous ceramic support and a filter layer, spherical ceramic particles are fixed to the support surface with 8% by weight or more of an inorganic binder. By using the filter layer, dust accumulated in the pores of the filter layer can be completely removed, and the initial performance can be recovered. Further, by fixing spherical ceramic particles having an average particle size larger than the filter layer particles to the filter layer surface with an inorganic binder, a second filter layer is obtained, and by reducing the density of the dust layer deposited on the filter layer surface, Higher payout efficiency can be obtained. Furthermore, the support and the spherical ceramic material are cordierite, and the spherical ceramic particles are fixed to the support with an inorganic binder of 40% by weight or less, so that they can be used stably even at higher temperatures (800 ° C. or higher). can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a dust collecting apparatus including a dust collecting ceramic filter according to the present invention.
2A and 2B are diagrams showing a dust collecting ceramic filter according to the present invention, in which FIG. 2A is a perspective view, FIG. 2B is a cross-sectional view, and FIG.
FIG. 3 is a schematic view of a simple dust collection test apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Ceramics filter for dust collection
2 Casing
3 Inlet
4 outlet
5 Piping
6 Air supply valve
7 Pump
8 Support
9 Filter layer
10 Second filter layer
11, 12 Spherical ceramic particles
13 Simple dust collection test equipment
14 Heater
15 Backwash pressure device
16 Dust supply device
17 Differential pressure gauge
18 Induction fan
19 Backwash pulse tube
20 Exhaust pipe
21 Dust collection outlet

Claims

In a dust collecting ceramic filter having a multilayer structure composed of a support made of porous ceramics and a filter layer, an average particle size of 50 μm or more and a roundness of 60% with respect to the average particle size are formed on the support surface. to form a filter layer which is fixed at a thickness 50~1000μm by inorganic binder to the main component 8-40% by weight or more of SiO ₂ spherical ceramic particles is less, 1.5 of the particles constituting the filter layer A second filter layer is formed by fixing spherical ceramic particles having a three times average particle diameter and roundness of 60% or less with respect to the average particle diameter with an inorganic binder of 8 to 40% by weight. It becomes, and the support, a dust collecting ceramic filters filter layer and second filter layer is equal to or consisting of cordierite ceramics

The filter layer has an average pore diameter of 10 μm or more, the second filter layer is formed with a thickness of at least one particle, has an average pore diameter larger than that of the filter layer, and has a pressure loss of the filter layer. The dust collecting ceramic filter according to claim 1, wherein the ceramic filter is 1/2 or less .