排ガス処理に欠かせないバグフィルターの仕組みと最新技術
バグフィルターは、排ガスや粉じんを効率的に集塵する装置で、清掃方式や素材選定が重要です。消石灰やろ過助剤、ハイブリッドバグフィルターを使用し、無害化が進みます。サンレー冷熱、オリエンタル技研、協和化工は環境負荷低減に貢献しています。
目次
バグフィルターとは？排ガスや粉じんを集塵する仕組み
引用元：photo AC
バグフィルターは、ろ布で粉じんを捕集する集塵装置で、主に工場や焼却場で使用され、排ガス中の有害物質を効果的に低減します。装置の種類や清掃方式により効率が異なり、適切な運用が求められます。
バグフィルターとは
バグフィルターは、ろ布（フィルター）を用いて排ガス中の粉じんを集塵する装置で、袋状のろ布が多数設置されています。ボイラーや製鉄所、セメント工場、ゴミ焼却場などで多く使用され、特に微細な粉じんの除去に優れています。これにより、有害物質の排出を効果的に削減することができます。
また、バグフィルターは多くの種類があり、使用環境に応じた最適な方式が選ばれます。代表的な方式には、逆洗方式、パルスジェット方式、振動方式などがあり、これらを用いて集塵効率を高めます。さらに、定期的な清掃やメンテナンスが必要で、性能を長期間維持するためには効率的な運用が求められます。
バグフィルターの仕組み
バグフィルターは、含塵ガスが装置を通過する際に、粉じんがろ布の表面に付着し、きれいな空気が外部に排出される仕組みです。微細な粒子もろ布の繊維層で捕集され、集塵機能を発揮します。これにより、環境に優しい排ガスが実現されます。
ろ布に付着した粉じんは定期的にクリーニングされ、集塵性能が維持されます。最も一般的な清掃方式はパルスジェット方式で、高圧エアーを噴射して粉じんを除去します。逆洗方式では、空気を逆方向から吹き込んで粉じんを払い落とします。これらの方式により、長期間安定した性能を保ち、環境負荷を低減します。
バグフィルターの種類
バグフィルターは、捕集した粉じんをどのように払い落とすかによって、清掃方法や装置構造が異なります。代表的な払い落とし方式には、振動式、逆圧式、パルスジェット式があります。
振動払い落とし方式
ろ布の上端または中央部を上下あるいは左右に毎分数百回振動させ、付着した粉じんを振り落とす方法です。比較的大きな処理能力に対応できますが、払い落としの際には集じん運転を一時停止する必要があります。そのため、連続運転を行うには装置を多室構造にする必要があります。
逆圧払い落とし方式
含じんガスの流れとは逆方向に清浄な空気を送り込み、ろ布を内側から膨らませることで、堆積した粉じん層を崩して除去する方法です。振動式に比べてろ布への負担が小さく、ガラスろ布を使用する設備で多く採用されています。
パルスジェット方式
逆圧噴流とも呼ばれます。ろ布内面の上部から高圧空気を瞬間的に噴射し、その衝撃力と発生する逆気流によって粉じんを強力に払い落とします。特にフェルトろ布との相性が良く、現在最も広く普及している方式です。この方式は運転を停止せずに払い落としが可能なため、多室構造が不要となり、装置の小型化が図れるという利点があります。
他の集塵装置との比較
バグフィルタは高い集じん性能を持つ装置ですが、処理条件や設置環境によっては、他の方式と比較・併用しながら検討されることも少なくありません。
特に、前処理や用途特性に応じた選択肢として挙げられるのが、サイクロン集塵機と電気集塵機です。それぞれに異なる原理と特長があり、目的に応じた使い分けが重要になります。
サイクロン式集塵機とは
サイクロン式装置は、内部に強い旋回気流を発生させ、その遠心力によって粉じんとガスを分離する集じん機です。構造がシンプルで堅牢性が高く、高温ガスにも対応しやすい特長があります。
遠心力で分離する仕組みのため、比重の軽い微細粒子は捕集しにくい傾向があります。そのため、単独での微粒子対策よりも、粉じん濃度が高い場合の粗取りや、バグフィルタの前段に設置する前処理装置として活用されることが多い方式です。また、火災リスク低減の観点からも採用されることがあります。
電気集塵機とは
電気集塵機は、粉じんに電気的な電荷を与え、電極板に引き寄せて付着させることで捕集する方式です。微細で濃度の低い粉じんや白煙状粒子の除去に適しています。
工場の排気処理設備として使用されるほか、焼肉店や喫煙所などの商業施設でも導入例があります。圧力損失が比較的小さく、ファン騒音を抑えやすいことから、室内環境の改善用途にも適した集じん方式です。
性能比較表
| 項目 | 原理 | 捕集粒子径（μm） | 集じん効率（％） | 圧力損失（kPa） | 特長 |
| バグフィルタ | ろ過 | 0.1〜 | ～99.9 | 0.5〜2.0 | 微細粒子まで高効率で捕集可能。幅広い用途で使用される。 |
| 電気集塵機（乾式） | 静電気力 | 0.1〜 | ～98 | 0.2〜0.5 | 圧力損失が比較的小さく、大風量処理に適する。 |
| サイクロン式集塵機 | 遠心力 | 5〜 | ～95 | 0.5〜1.5 | 構造が比較的簡単で、前処理や粗じん除去に適する。 |
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バグフィルターの素材による違いと注意点
引用元：photo AC
バグフィルターのろ布素材は、使用環境に応じた選定が重要です。ポリエステルやアクリルなどさまざまな素材があり、それぞれ特性が異なります。適切な素材選びがフィルターの性能を左右します。
バグフィルターのろ布素材
バグフィルターは、ポリエステル、アクリル、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリテトラフルオロエチレンなど、さまざまな素材から作られています。各素材は、耐熱性、耐薬品性、湿気耐性などに違いがあり、使用環境に最適なものを選ぶことが求められます。
主なろ布素材と特徴
| 素材名 | 耐熱温度（常用／最高） | 特徴 |
| ポリプロピレン | 90℃／110℃ | 耐酸・耐アルカリ性に優れ、耐薬品性は非常に高い。90℃以下で安定使用可能。ただし酸化剤や還元剤には注意が必要。 |
| ナイロン（6・66） | 100～120℃／130℃ | 強度と耐摩耗性に優れ、鋳物砂やセメントなど摩耗性ダストの集じんに多用される。耐酸性には注意が必要。 |
| アクリル | 120～140℃／140℃ | 耐湿熱性・耐酸性に優れ、加水分解を起こしにくい。化成肥料や石炭関連設備で多く使用される。 |
| ポリエステル | 130℃／140℃ | 最も汎用的で幅広い分野で使用。コストバランスに優れるが、高温多湿やアルカリ雰囲気では加水分解に注意。 |
| PPS | 170℃／190℃ | 耐薬品性に極めて優れ、石炭・バイオマスボイラーで多数実績あり。酸化剤や臭素には注意が必要。 |
| アラミド | 180～200℃／220℃ | 耐熱性と強度に優れ、アスファルトプラントや燃焼ガス処理用途で実績豊富。酸性雰囲気では劣化に注意。 |
| ポリイミド | 200～220℃／240℃ | 高い耐熱性と耐酸性を持ち、製鉄・セメント分野で実績あり。アルカリガスや高湿度条件には注意。 |
| PTFE | 230～250℃／260℃ | 耐熱性・耐薬品性ともに最も優れ、焼却炉用途で多数実績。ダスト剥離性も良好。 |
| PTFE（ガラス15％混入） | ～250℃／260℃ | PTFEにガラス繊維を混合し、耐熱性と耐薬品性をさらに向上。ケーキ剥離性にも優れる。 |
| ガラス（E-ガラス） | 250℃／280℃ | 非常に高い耐熱性を有し、焼却炉用途で使用実績が多い。ガラス繊維のため、ろ過速度は1m/min以下が原則。 |
有害な排ガスの無害化を実現する技術
バグフィルターはさまざまな方法と組み合わせて排ガスの無害化に利用されます。消石灰やろ過助剤などを用いることで、環境への影響をさらに減らすことができます。
消石灰との組み合わせで排ガスを無害化
消石灰は、酸性ガスを中和する効果があり、排ガス処理で広く使用されています。煙道に消石灰を吹き込むことで、塩化水素や二酸化硫黄と反応し、これらの有害物質を中和・除去します。
この方法は「乾式法」と呼ばれ、生成された反応生成物はバグフィルターで捕集されます。乾式法は装置が簡便で、運転管理が容易なため、国内で最も多く採用されている方法です。この技術により、排ガス中の有害物質が効果的に無害化され、環境への影響を大幅に削減します。
ろ過助剤との組み合わせで排ガスを無害化
ろ過助剤は、バグフィルターの性能を向上させる物質で、排ガス中の微細な粉塵や有害物質の捕集効率を高めます。これにより、ろ布の目詰まりを防ぎ、長期間安定した集塵性能を維持できます。
さらに、ろ過助剤は化学的に有害物質と反応し、中和して無害化する役割も果たします。酸性ガスと反応して中和し、環境への影響をさらに低減するため、効率的な排ガス処理が実現します。
バグフィルターは放射性セシウム除去にも効果的
焼却施設における排ガス中の放射性物質対策については、客観的なデータによる検証が重要です。平成23～24年にかけて、公的研究機関により、バグフィルター前後での放射性セシウム濃度を実測する調査が行われました。
入口・出口での濃度比較結果
調査では、バグフィルターの「入口」と「出口」で排ガス中の放射性セシウム濃度を測定しました。通常よりも検出感度を高めた条件で分析を行ったにもかかわらず、出口側では放射性セシウムはほぼ検出されませんでした。
入口と出口の濃度差から算出された除去率は、概ね99.9％以上と評価されており、極めて高い捕集性能が確認されています。
粒子径ごとの捕集性能
粒子の大きさ別に分けた詳細な測定も実施されました。0.33μm以下の微粒子から9.2μm以上の粒子まで複数の粒径区分で測定した結果、いずれの範囲においても出口側で放射性セシウムはほぼ検出されませんでした。
放射性セシウムの測定方法は、粒径に関係なく放射性物質を検出できる仕組みです。そのため、微細粒子を含め、粒子径の大小にかかわらず十分に捕集されていることが示されています。
捕集される仕組み
排ガスは、バグフィルターに到達する前に200℃以下まで急冷されます。この冷却過程で、放射性セシウムは気体として存在するのではなく、固体粒子となってばいじんに付着した状態になります。
その結果、通常のばいじんと同様に、ろ布によるろ過によって確実に捕集されます。
ガス状成分の有無の確認
測定では、ろ紙で固体粒子を捕集した後、さらに氷冷したガス吸収びんを通過させて気体成分中の放射性セシウムの有無も確認しました。しかし、吸収びんから放射性セシウムが検出された事例はありませんでした。
加えて、後段に活性炭を設置してガス状物質の有無を確認する試験も行われましたが、ガス状の放射性セシウムは検出されていません。
引用元：環境省
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ダイオキシン・NOx除去に効果的な「触媒バグフィルター」
触媒バグフィルターは、ろ布の繊維に特殊な触媒をコーティングし、従来の集塵機能に加え、ダイオキシン類や窒素酸化物の分解機能を持つ高機能フィルターです。こちらでは、触媒バグフィルターの概要やメリットなどを解説します。
触媒バグフィルターとは
触媒バグフィルターは、ダイオキシン類を分解する触媒をコーティングしたろ布を、既存のバグフィルターに組み込んだ排ガス処理技術です。ハイブリッドバグフィルターと呼ばれることもあります。
従来のろ布では除去しきれなかったガス状ダイオキシンやNOx（窒素酸化物）を、ろ過と同時に分解・除去できる点が特長です。
特殊な触媒の表面でダイオキシンを化学的に分解し、無害な物質へと変換します。酸化チタンや貴金属系触媒が使用されることが多く、比較的低温でも反応が進むため、エネルギー効率に優れています。
従来方式との違い
従来は、触媒塔や活性炭吸着塔、活性炭吹き込み装置などを別途設置する必要がありました。一方、触媒バグフィルターは、従来は別設備が必要だったNOx処理や、吸着処理に依存していたガス状ダイオキシンの分解を、フィルター内で同時に行える点が大きな特長です。
ガス状ダイオキシンを触媒反応で直接分解できるため、活性炭への吸着処理が不要になります。また、アンモニアと反応させることで、脱硝機能も発揮します。
従来方式と触媒バグフィルターの処理比較
| 対象物質 | 従来方式 | 触媒バグフィルター |
| NOx（窒素酸化物） | バグフィルターでは除去不可。後段に触媒脱硝装置を設置して処理 | 触媒表面でNH₃と反応し、N₂（窒素）とH₂O（水）に分解 |
| ガス状ダイオキシン類 | 活性炭や飛灰に吸着させ、ダストとして回収 | 触媒の酸化反応により、CO₂（二酸化炭素）、O₂（酸素）、H₂Oなどに分解 |
| 粒子状ダイオキシン類 | ろ布のろ過機能により捕集 | 従来ろ布と同様、ろ過機能で捕集 |
近年、ごみ焼却炉などの排ガス規制は厳格化され、ダイオキシン類は0.1ng-TEQ／m³N以下という厳しい基準が求められています。触媒バグフィルターは、高い分解性能により、こうした強化後の排出基準にも十分対応可能です。
触媒バグフィルターの主なメリット
触媒バグフィルターは、従来の集じん機能に加えて有害ガスの分解機能を兼ね備えた高機能な排ガス処理技術です。既存設備を活用しながら環境規制への対応を強化できる点が大きな特長であり、設備面・運用面の双方で多くの利点をもたらします。
低ランニングコスト
薬品使用量が少なく、高い除去性能を維持しながら運用コストを低減できます。消耗品やエネルギー負荷も抑えられるため、長期的なコストメリットが期待できます。
新たな処理塔やサイロの設置が不要
既存設備を有効活用できるため、大規模な増設工事を行う必要がありません。これにより、設備投資や工期を抑えながら高度な排ガス処理を実現できます。
設置スペースを最小限に抑えられる
コンパクトな構成で導入できるため、新たな用地確保やレイアウトの大幅な変更が不要です。スペースに制約のある既存施設でも導入しやすい点が特長です。
長期の操業停止が不要
大規模な改修工事を伴わないため、長期間の運転停止を避けられます。操業への影響を最小限に抑えながら更新や機能向上を図ることが可能です。
操業方法を大きく変更する必要がない
従来の運転管理方法を大きく変えることなく導入できるため、現場オペレーターの負担増加を防げます。教育や手順変更にかかるコストも抑制できます。
触媒バグフィルターの効果を事例から確認
中規模の都市ごみ焼却施設において、建設コストと運用コストを抑えながら、ダイオキシン類とNOxの両方を効率的に削減することが求められました。
自治体の施設であったため、高い技術提案力が必要とされる中、あるエンジニアリング会社は触媒バグフィルターを用いた提案で、排ガス処理の高度化と経済性の両立を実現しました。
課題
地方自治体が計画する新設焼却施設では、厳しい排出規制に対応しながら、建設費と運用費の双方を抑えることが求められていました。特に、ダイオキシン類とNOxを同時に効率よく削減できる技術の導入が重要なテーマとなっていました。
対策
この自治体は触媒機能を備えたフィルターバッグと炉内脱硝システムを組み合わせた方式を採用し、これにより、ダイオキシン類の分解とNOxの低減を同時に行うことが可能となりました。
さらに、炉内脱硝における尿素注入量を最適化することで、薬剤使用量を抑制しました。これにより、運用コストの低減とともに、煙突から排出されるリークアンモニアの削減も図りました。
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バグフィルターのメンテナンス
バグフィルターを長期間安定して使用するためには、定期的なメンテナンスが必要です。粉じんが蓄積すると、通気性が低下し、圧力損失が増大し、エネルギー消費が増加します。これにより、集塵性能が低下し、送風機に負荷がかかるため、運用効率が悪化します。
また、ろ布の交換時期を適切に見極めることが重要です。ろ布が劣化すると、破れや目詰まりが発生し、十分な集塵効果を得られません。特に高温環境や化学薬品を含む排ガス処理では、ろ布の寿命が短くなるため、定期的な点検と交換が必要です。適切な清掃や交換を怠ると、ランニングコストが増加するデメリットもあります。
フィルターバッグを交換するタイミング
フィルターバッグの使用期間は一般的に5～7年程度が目安とされています。ただし、実際の交換時期は運転条件や処理ガスの性状によって異なります。主な判断ポイントは次のとおりです。
1. フィルターバッグの破損
フィルターバッグに穴や破れなどの損傷が確認された場合は、できるだけ早く交換する必要があります。破損したまま運転を続けると、粉じんが系外へ漏れ出し、環境負荷の増大や排出基準の超過につながる恐れがあります。
また、バグフィルターの後段に設置された送風機や排ガス処理装置へ悪影響を及ぼす可能性もあるため、早期対応が重要です。
2. フィルターバッグの目詰まり
目詰まりとは、ダストがろ布表面に強固に付着したり、繊維内部まで入り込んでしまった状態を指します。この状態になると通気性が低下し、必要な風量を確保するために送風機の負荷が増加します。
その結果、圧力損失が大きくなり、エネルギー消費量や運転コストの増加につながります。通常であれば、パルスジェットなどの払い落としによって改善できますが、それでも圧力損失が回復しない場合は交換を検討するタイミングといえます。
ダストモニターによる異常検知も有効
ダストモニターを活用することで、フィルターバッグの初期異常を早期に発見できます。ろ布に損傷がある場合、パルスジェットによる洗浄時にダスト濃度が一時的に急上昇する傾向があります。
洗浄時に濃度が大きく跳ね上がる場合は、該当箇所のろ布が破れている可能性が高く、異常箇所の特定にも役立ちます。これにより、計画的かつ効率的なメンテナンスが可能になります。
排ガス処理装置のおすすめメーカー
工場や研究施設から排出される有害な排ガスの処理は、環境保護や作業環境の改善において重要な課題です。
以下に、さまざまな排ガス処理装置の提案が可能なメーカーをご紹介します。
サンレー冷熱株式会社
サンレー冷熱株式会社は、住友電工グループの一員として、バーナーの燃焼技術を基盤にした環境装置を提供しています。
サンレー冷熱は、燃焼式脱臭装置、電気触媒式、プラズマ方式など、多様な技術を駆使し、悪臭やVOCの処理、作業環境の改善、省エネルギーな排ガス処理装置の提案など、幅広いニーズに対応しています。
| 会社名 | サンレー冷熱株式会社 |
| 所在地 | 〒573-1132 大阪府枚方市招提田近3-25 |
| 電話番号 | 072-856-3221 |
| 公式ホームページ | https://www.sunray-r.co.jp/environment/ |
また、初期計画から保守管理までの万全なサポート体制を整え、環境に配慮した製品の設計・生産を柔軟に行うことが可能です。
サンレー冷熱株式会社について詳しく知りたい方はこちらも併せてご覧ください。
▼サンレー冷熱は充実したメンテナンス体制とアフターサービスを提供
さらに詳しい情報は公式ホームページでも確認できます。ぜひチェックしてみてください。
オリエンタル技研工業株式会社
引用元：オリエンタル技研工業株式会社
オリエンタル技研工業株式会社は、研究施設から排出される有害ガスの効率的な処理を目的としたガススクラバーを提供しています。
オリエンタル技研工業の製品ラインナップには、乾式ガススクラバー、湿式ガススクラバー、スマート排気ガス処理システムなどがあり、各種法規に対応した最適なスクラバーを提案しています。
| 会社名 | オリエンタル技研工業株式会社 |
| 所在地 | 〒101-0047 東京都千代田区内神田1-2-4 |
| 電話番号 | 03-3233-0821 |
| 公式ホームページ | https://www.orientalgiken.co.jp/ |
特に、オリエンタル技研工業の湿式ガススクラバーはベンチュリー方式を採用し、高いガス除去効率を誇ります。
オリエンタル技研工業株式会社について詳しく知りたい方はこちらも併せてご覧ください。
▼オリエンタル技研工業はメンテナンス不足により懸念されるリスクに注視
さらに詳しい情報は公式ホームページでも確認できます。ぜひチェックしてみてください。
協和化工株式会社
引用元：協和化工株式会社
協和化工株式会社は、電気・化学・薬品・食品・半導体などの各種工場や排水処理施設、研究施設の排気処理に対応する装置の設計・製作・施工を手掛けています。
共和化工の排気処理装置は、高い汎用性と優れた除去効率を備えており、環境保全に貢献しています。
| 会社名 | 協和化工株式会社 |
| 所在地 | 〒169-0073 東京都新宿区百人町1-22-23 |
| 電話番号 | 03-5348-5151 |
| 公式ホームページ | http://www.kyowakako.co.jp/index.html |
また、脱臭装置や空調設備なども取り扱い、きれいな大気を守るための総合的なソリューションの提供が可能です。
協和化工株式会社について詳しく知りたい方はこちらも併せてご覧ください。
さらに詳しい情報は公式ホームページでも確認できます。ぜひチェックしてみてください。
まとめ
バグフィルターは、排ガスや粉じんを集塵する装置で、工場や焼却場などで使用されます。袋状のフィルターが設置され、微細な粉じんを効率よく捕集し、有害物質を削減します。代表的な清掃方式にはパルスジェット方式や逆洗方式があり、これらにより性能を維持します。
バグフィルターは、使用環境に合わせて素材が選ばれ、ポリエステル、アクリル、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリテトラフルオロエチレンなどが使用されます。素材ごとに耐熱性や耐薬品性が異なり、適切な選定が求められます。定期的なメンテナンスも必要で、目詰まりや劣化を防ぐため、交換時期を適切に見極めることが重要です。
さらに、消石灰やろ過助剤、ハイブリッドバグフィルターなどを活用することで、排ガスの無害化が進みます。消石灰は酸性ガスを中和し、ろ過助剤は捕集効率を高め、ハイブリッドバグフィルターはダイオキシン類や窒素酸化物の分解にも貢献します。
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