セラミック繊維フィルターチューブによる高温ガスろ過
なぜ従来のフィルターは高温ガスに苦戦するのか
ガラス溶解炉、焼却炉、キルン、製錬炉を稼働させるプラントは同じ制約に直面しています。浄化が必要なガスは高温で、しばしば腐食性があり、微細なPM2.5やサブミクロン粒子を含んでいます。ガスを先に冷却すると回収可能な熱を無駄にし、設備が追加されます。3つの主流オプションは以下のように比較されます:
| 技術 | 強み | 高温ガス使用時の限界 |
|---|---|---|
| 電気集塵機(ESP) | 良好な捕集効率;二次汚染なし | 高いエネルギー消費;燃料やフライアッシュによる性能変動;大きな設置面積;超低排出レベルを維持できない |
| バグフィルター(布製バグハウス) | 良好なろ過;酸性ガスに対するアルカリ性吸着剤注入と併用可能 | 耐熱性なし;酸性ガス中で硬化・破断;短い使用寿命;PM2.5捕集は平凡;超低排出が不安定 |
| セラミック繊維フィルター(CF) | 非常に高いろ過能力;高温、酸、アルカリに耐性;水とエネルギーを節約;長い使用寿命;二次汚染なし;安定した超低排出 | — |
セラミックフィルターチューブは剛性の自立型キャンドルで、パルスジェットコレクターのチューブシートに、まさにフィルターバッグが設置される位置に取り付けられます — これにより既存のバグハウスへの直接的なレトロフィット経路となります。→ バグハウスをセラミックキャンドルフィルターにレトロフィットする方法
1ユニット、4つの役割:粉塵、酸性ガス、NOx、ダイオキシン
CF高温ガスろ過ユニットは単なる集塵機ではありません。乾式吸着剤注入と触媒担持フィルターチューブにより、1つの容器で4つの汚染物質グループを処理します:
- 粉塵 — 剛性チューブ表面に捕集され、パルス洗浄されます。出口は5 mg/Nm³未満を維持し、超低排出要件を満たします。.
- 酸性ガス（SO₂、SO₃、HCl、HF） — チューブ上流に注入されたNaHCO₃またはCa(OH)₂乾式吸着剤により中和されます。水を使用せず、廃水も発生しない乾式プロセスです。.
- NOx — チューブ壁内部に担持された触媒によりSCR方式で除去され、アンモニアまたは尿素を注入します。ダストケーキはチューブ表面に留まるため、触媒はダスト目詰まりや重金属被毒から保護されます。.
- ダイオキシン類および有機HAPs — 選択的触媒酸化（SCO）によりチューブ壁内部でCO₂、H₂O、HClに分解されます。ダイオキシン分解には活性炭床やその他の薬剤注入は不要です。.
粉塵＋酸性ガス＋NOx処理に最適な複合運転範囲： 250～350 °C.
| 汚染物質 | 稼働範囲 | 実証済み性能 |
|---|---|---|
| PM2.5 / PM10 / サブミクロン粉塵 | 最大約1,050 °C（グレードによる） | 出口 <5 mg/Nm³；運転ΔPは通常<1,500 Pa、長期<2,500 Pa |
| NOx（SCR、NH₃/尿素） | 280～400 °C | 280 °C以上で>95%の脱硝率；触媒寿命7～9年、5年保証 |
| SO₂ / SO₃ / HCl / HF（乾式吸着剤） | Na系吸着剤320～400 °C；Ca系300～450 °C | Na系吸着剤：85～95%除去（吸着剤投入量、ガス湿度、プロセス設計、運転条件による） |
| ダイオキシン類 / O-HAPs（SCO） | 170～300 °C、最適220～260 °C；入口SO₂ <50 mg/Nm³ | ダイオキシン分解率最大99.5% TEQ；統合システムで粉塵≤5、SO₂≤30、NOx≤50 mg/Nm³（S.T.P.、乾式） |
| 水銀（Hg） | 臭素化粉末活性炭 260～430 °C | >90%除去（活性炭200 °C：70～80%） |
| VOC | 230～260 °C | 95%除去 |
| CO | 200～300 °C | NOx処理とともに除去 |
セラミックフィルターチューブ仕様（白色チューブ、非触媒）
主力要素は、傾斜多孔構造を持つ真空成形セラミックファイバーチューブです — 細孔径が外面から内側に向かって傾斜しているため、粉塵は表面にケーキ層を形成し、壁の深部は開放されたままです。.
エレメントは発泡体で支持されたカートンに梱包されて出荷され、最大10段まで積み重ね可能であり、設置直前にのみ開梱してください。.
| 項目 | 仕様 | 備考 |
|---|---|---|
| 寸法 | Ø150 × Ø110 × 3,000 mm | 20 mm 壁厚 |
| 単重 | 7.5 kg（バッチ公差 <0.5 kg） | 白色チューブ |
| 成形プロセス | 一体型真空負圧成形 | 欧州プロセス |
| 気孔率 | >80% | |
| ファイバー混合 | 70% 国産 + 30% 輸入ファイバー | |
| 初期圧力損失 | 300 Pa | 1 m/min ろ過速度時、清浄チューブ |
| 使用圧力損失 | 1,500 Pa未満 | ガラス産業用途では通常、1 m/minで900～1,300 Pa |
| 破損率 | 3年以内で0.2%未満 | 正しい設置により、使用中にチューブが折れることはほとんどありません |
| 使用寿命（継手含む） | 5年以上 | 168時間の検収から起算 |
| 生産能力 | 年間72,000本 | |
| リードタイム | 60日未満 |
全範囲にわたる材料と性能の仕様：
| 特性 | 値 |
|---|---|
| 化学組成 | Al₂O₃ + SiO₂ > 90% |
| 色 | 白色／クリーム色 |
| 密度 | 300～400 kg/m³ |
| 温度グレード | 600 °Cおよび1,000 °Cの連続使用グレード、最高使用温度1,050 °C |
| 気孔径範囲 | 10～180 μm、壁厚方向に傾斜 |
| 圧縮強度 | >1,000 N |
| 耐衝撃性 | >0.6 MPa |
| 最大ろ過速度 | 1.5 m/min |
| 典型的な粒子状物質排出量 | <5 mg/Nm³ |
| 静的抵抗 | 326 Pa |
| 最大エレメントサイズ | 長さ3,000 mm × Ø150 mm、エレメントあたり1.4 m²のろ過面積 |
| 捕集対象 | PM2.5およびサブミクロン粒子 |
サイズと選定：36の標準モデル
標準エレメントは長さ500～3,000 mm、外径60 / 120 / 150 mm、内径40 / 80 / 110 / 120 mmに対応し、T型またはY型フランジを備えています。ろ過面積はエレメント1本あたり0.2～1.4 m²、単位重量は約0.4～9.5 kgです。.
2つのビルドシリーズがあります：白い非触媒チューブ（AWシリーズ）と触媒担持DeNOxチューブ（ACシリーズ）で、どちらも超高温および端部補強ビルドです。.
| モデル（例） | 長さ mm | 外径 / 内径 mm | フランジ | 面積 m² | 重量 kg |
|---|---|---|---|---|---|
| AW500 | 500 | 60 / 40 | T | 0.2 | 0.4 |
| AW1000 | 1,000 | 150 / 110 | T | 0.48 | 3.2 |
| AW1250 | 1,250 | 60 / 40 | T | 0.23 | 0.8 |
| AW2000 | 2,000 | 150 / 110 | T | 1.0 | 5.0 |
| AW3000 | 3,000 | 150 / 110 | T | 1.4 | 8.5 |
| AW1950 | 1,950 | 150 / 110 | Y | 1.0 | 5.0 |
| AW2400 | 2,400 | 120 / 80 | T | 0.9 | 5.5 |
完全なモデルリストと選定ロジック: → セラミックフィルターエレメント選定ガイド
触媒担持チューブ: CASプロセス研究所によるDeNOx検証
触媒性能は、中国科学院過程工程研究所多相複雑系統国家重点実験室により、Ø60 × 50 mm(肉厚10 mm)の触媒チューブサンプルで試験されました。試験条件: 面速度0.5～0.8 Nm/分(作用面速度0.9～1.8 m/分)、入口NO 700 ppm(1,400 mg/Nm³)、アンモニア対NOxモル比1、170～450 °C、硫黄/水条件では300 ppm SO₂(900 mg/Nm³)および10 vol.% H₂Oを含む。.
中温触媒チューブ: 硫黄および水を含まないガス中では、240 °CからDeNOxは理論速度に近づきます。900 mg/Nm³のSO₂と10%の水蒸気が存在する場合、低温活性は低下しますが、280 °C以上では水とSO₂の影響はほとんどありません。280 °C以上での運転を推奨します。280 °C未満では、長期サイクル運転のためにSO₂を35 mg/Nm³以下に保ってください。.
低温触媒チューブ: 硫黄および水を含まないガス中では、180 °Cで90%のDeNOxに達し、200 °Cから理論速度に近づきます。SO₂とH₂Oが存在する場合でも、180 °Cで80%を維持し、200 °Cで90%を超えます。水の凝縮を避けるため、180 °C以上での運転を推奨します。長い使用寿命のためには、SO₂を5～30 mg/Nm³以内に保ってください。.
両方のチューブは、ガラス炉、バイオマス発電、廃棄物焼却、有害廃棄物およびコークス炉排ガスに適用可能です。 → 低温脱硝：触媒セラミックフィルターが170～300 °Cでどのように機能するか · → 触媒セラミックファイバーフィルター製品ページ
強度、使用寿命および検証
GB/T 3002-2017(耐火物—高温曲げ強度)に基づく第三者試験により、600 °Cでの高温曲げ強度が 1,016.14 N. と測定されました。1,000 Nを超える圧縮定格と組み合わせることで、設置規則に従った場合、3年間で破損が0.2%未満に留まる理由であり、フィルター寿命がバッグ交換サイクルではなく年単位で数えられる理由です。触媒担持チューブは7～9年の触媒使用寿命を持ち、5年間保証されています。.
非触媒バージョン: → 非触媒セラミックファイバーフィルター
高温ガスろ過が既に稼働している場所
- 超高温ろ過: ヒュームドシリカおよびアルミナ製造、転炉オフガス、金属精錬、化学プロセス
- SCR脱硝： ガラス炉、バイオマスおよび木質廃棄物燃焼、廃棄物発電プラント
- 酸性ガス-固体分離および酸回収： 塩酸および硫酸用途
- 可燃性ガス浄化： 都市廃棄物およびバイオマスバイオガス
- 重金属および貴金属回収： ウラン、ニッケル、コバルト、リチウム、金、銀、パラジウム、白金およびそれらの酸化物残渣
記録された導入事例には、スペインおよびコスタリカのガラス炉、医療廃棄物焼却炉、金属溶解炉が含まれる。→ 用途 · → 廃棄物焼却炉排ガスからのダイオキシン除去
試運転および運転の要点
セラミックチューブはバッグと一点で異なる動作をする：試運転が重要である。記録された手順：
- バインダー燃焼除去 — 有機バインダーを安全に分解するため、エレメントを通してガスをゆっくり160 °Cまで加熱し、160～170 °Cで16時間保持する。.
- プレコーティング — 前処理粉体（例：農業用石灰、タルク、SiO₂、Al₂O₃またはクラス1フライアッシュ）を投入し、200 g/m²の保護層を形成する；1,000 mmエレメントあたり約40 g、または3,000 mmエレメントあたり300 gを、少なくとも3回の完全な清掃サイクルにわたって繰り返す。.
- パルス清掃 — 露点以下では決してパルスしない；ΔPの上限と下限の間で清掃し、過剰清掃を避ける。これは清掃不足と同様に有害である。安定したΔPは通常24～48時間以内に達成される。.
- 監視 — 摩擦帯電プローブまたは不透明度計で出口を監視する；5 mg/Nm³を超える値（または通常レベルを超える値）は、モジュールまで追跡すべきリークを示す。UV光を用いた蛍光粉体がシールリークを特定する。.
- 停止 — 停止中は結露を防ぐためユニットを120 °C以上に保ち、入口と出口を湿気から密閉し、長期停止後は完全な試運転手順を繰り返す。.
→ プレコーティングセラミックフィルターチューブ：なぜ重要なのか、そしてその方法 · → 設置および蛍光リーク検出のステップバイステップ
RFQに添付すべきもの
ユニットのサイズ決定や交換エレメントの見積もりには、以下を送付すること：ガス流量（Nm³/h）、運転温度およびピーク温度、ダスト負荷およびダスト化学組成、酸性ガス/NOx/ダイオキシン濃度および排出目標、利用可能な設置面積およびチューブシートレイアウト（レトロフィットの場合）、および圧縮空気の利用可能性。エレメント図面、フランジタイプ（T/Y）および数量があると交換見積もりが迅速化される。.
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