CN104271248B - 电除尘装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电除尘装置,在捕捉PM时,不需要大容量的抽气装置,并且不会发生堵塞,即使在高风速条件下也不易发生再次飞散,能够发挥高除尘性能,而且发生故障的可能性低。该电除尘装置具备:板状电极(20),其形成有多个供PM通过的贯通孔;放电电极(30),其与该板状电极的一个面相对配置;放电发生部,其向所述板状电极及所述放电电极之间附加电压,从而产生对所述颗粒状物质施加库仑力的放电;捕捉区域,其用于捕捉PM,并且形成于所述板状电极的与所述放电电极相对的面的相反侧;气体流通区域(33),其供含有PM的气体流通,并且形成于所述板状电极与所述放电电极之间;以及PM回收部(50),其在所述含有PM的气体的流通状态下,朝向与该PM气体的流通方向相交的方向对所述捕捉区域供给回收气体,从而使捕捉到的PM剥离并进行回收。

Description

电除尘装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种从含有颗粒状物质(PM:Particulate Matter)的例如内燃机废气等含PM的气体中除去PM的电除尘装置。
背景技术
[0002]在从内燃机排出的废气中,除了N0x、S0x之外,还含有主要成分为碳的PM等的有害物质。众所周知,人类通过呼吸将PM吸入体内的话会产生各种健康危害,因而期待开发出能够有效地除去PM的PM除去装置。
[0003]作为这样的PM除去装置,存在在排气管中设置过滤器的方法,但是,存在过滤器容易堵塞,从而压力损失大等的问题。相对于此,电除尘装置不会堵塞,并且压力损失小,因而适于安装在内燃机的排气管中。
[0004]作为这样的电除尘方式的PM除去装置,已知有一种除尘装置,例如图14所示,在含有颗粒状物质的气流中,设有放电电极201、与该放电电极201相对设置的过滤装置202、向放电电极201及过滤装置202之间附加高电压的高压电源203、用于调节从过滤装置202通过的气流的抽气用送风机204、以及用于吸引废气的主送风机205(例如参照专利文献I)。同样地,已知还有一种除尘装置,如图15所示,其省略了抽气用送风机204,取而代之将气体出口分流为两个,并在各气体出口处设有压力损失调节用的风门210(例如参照专利文献I)。
[0005]另外,已知还有一种除尘装置,如图16及图17所示,在含有颗粒状物质的气流中,设有放电电极201、具有与该放电电极201相对设置的对置电极207的过滤装置202、向放电电极201及过滤装置202之间附加高电压的高压电源203、以及封闭在过滤手段202内或者其背面的封闭空间208 (例如参照专利文献2)。
[0006]【现有技术文献】
[0007]【专利文献】
[0008] 专利文献I:日本专利特开平2-63560号公报
[0009]专利文献2:日本专利特开平2-184357号公报
发明内容
[0010]发明所要解决的技术问题
[0011]但是,在上述专利文献I所述的图14所示的现有例中,通过抽气用送风机204来调节从过滤装置202通过的气体的排气量,但是,过滤装置202必须使用网眼足够细的装置,以便过滤亚微米级尺寸的颗粒状物质,因此,过滤装置202所造成的压力损失变大,从而抽气用送风机204必须使用容量大的送风机。该情况下,存在下述未解决的问题,S卩:如图18所示,当运转一定时间后,颗粒状物质209堆积在过滤装置202中而将其堵塞,从而无法进行除尘,因而必须频繁地更换过滤装置202。反之,当抽气用送风机204的容量小时,存在下述未解决的问题,即:由于从过滤装置202通过的风量小,因此,如图19所示,颗粒状物质209被集中捕捉到过滤装置202的表面附近,该情况下,捕捉到的颗粒状物质209暴露在主气流中,因此,在主气流的风速较高的条件下,因主气流的阻力而使被捕捉到过滤装置202的表面上的颗粒状物质剥离,从而再次飞散。
[0012]同样地,在专利文献I所述的图15所示的现有例中,虽然能够省略抽气用送风机,但是,由于是通过压力损失调节风门210来调节过滤装置202的抽气量,因此,过滤装置202必须使用网眼足够细的装置,以便过滤亚微米级尺寸的颗粒状物质,因此,过滤装置202所造成的压力损失变大,从而必须使压力损失调节风门210处于大幅关闭的状态。该情况下,由于压力损失调节风门210所造成的主气流的压力损失变大,因此,送风机205必须使用容量大的送风机。另外,存在下述未解决的问题,即:如图18所示,当运转一定时间后,过滤装置202发生堵塞,从而无法进行除尘。反之,当压力损失调节风门210的关闭量较小时,送风机205的容量较小亦可,但是存在下述未解决的问题,S卩:由于从过滤装置202通过的风量小,因此,如图19所示,被捕捉到过滤装置202表面上的颗粒状物质209会剥离从而再次飞散。另外,还存在压力损失调节风门210等可动机构在高温废气中发生故障的危险性非常高这一未解决的问题。
[0013]另外,在专利文献2所述的图16所示的现有例中,在放电电极201与对置电极207之间产生的离子风所引起的二次流的最大风速为2m/s左右。过滤装置202必须使用网眼足够细的装置,以便过滤亚微米级尺寸的颗粒状物质,从而过滤装置202所造成的压力损失大,因此,仅通过离子风所引起的二次流很难使气体充分通过过滤装置202,从而如图20所示,颗粒状物质209被集中捕捉到过滤装置202的表面附近。该情况下,存在下述未解决的问题,即:由于捕捉到的颗粒状物质暴露在主气流中,因此,在主气流的风速较高的条件下,因主气流的阻力而使被捕捉到过滤装置202表面上的颗粒状物质209剥离,从而再次飞散。
[0014]因此,本发明是着眼于上述现有例中未解决的问题开发而成的,其目的在于提供一种不需要大容量的抽气装置,并且不会发生堵塞,即使在高风速条件下也不易发生再次飞散,且能够发挥高除尘性能,发生故障的可能性较低的电除尘装置。
[0015]解决技术问题所采用的技术方案
[0016]为了达成上述目的,本发明所涉及的电除尘装置的第I形态具备:板状电极,其形成有多个供颗粒状物质通过的贯通孔;放电电极,其与该板状电极的一个面相对配置;放电发生部,其向所述板状电极及所述放电电极之间附加电压,从而产生对所述颗粒状物质施加库仑力的放电;捕捉区域,其用于捕捉颗粒状物质,并且形成于所述板状电极的与所述放电电极相对的面的相反侧;气体流通区域,其供含有颗粒状物质的气体流通,并且形成于所述板状电极与所述放电电极之间;以及颗粒状物质回收部,其在所述含有颗粒状物质的气体的流通状态下,朝向与该含有颗粒状物质的气体的流通方向相交的方向对所述捕捉区域供给回收气体,从而剥离并进行回收捕捉到的颗粒状物质。并且,通过所述放电而使含有颗粒状物质的气体中的颗粒状物质带电,从而使所述颗粒状物质在从所述贯通孔通过后被捕捉到所述捕捉区域中,并且通过所述回收气体而使被捕捉到该捕捉区域中的颗粒状物质剥离并进行回收。
[0017] 在如此构成的情况下,通过放电电极与板状电极之间产生的电晕放电、阻挡放电等放电,使含有颗粒状物质的气体中的颗粒状物质带电,从而通过库仑力而使其从贯通孔通过并移动至捕捉空间内,并在捕捉空间内被捕捉,该捕捉空间形成于板状电极的与放电电极相反侧的面上。通过朝向与含有颗粒状物质的废气的流通方向相交的方向流通的回收气体使捕捉到的颗粒状物质剥离从而进行回收,由此在含有颗粒状物质的废气的流通状态下,能够通过回收气体可靠地使颗粒状物质剥离并进行回收,而不会使颗粒状物质再次混入含有颗粒状物质的废气中。
[0018]另外,本发明涉及的电除尘装置的第2形态中,所述放电发生部向所述板状电极及所述放电电极之间附加直流电压,从而产生电晕放电。
[0019] 根据该第2形态,通过板状电极及放电电极之间产生的电晕放电而使PM带电,从而施加库仑力。
[0020]另外,本发明涉及的电除尘装置的第3形态中,所述放电电极具备板状电极部主体和刺状放电部,其中,所述板状电极部主体的剖面呈长方形,并且其剖面的长边侧与所述板状电极相对,所述刺状放电部形成于该板状电极部主体的剖面的短边侧。
[0021]根据该第3形态,由于放电电极的放电部由刺状放电部构成,因而能形成得比较粗。因此,容易加工及组装,也能够抑制制造成本,进而能够延长寿命。
[0022]另外,本发明涉及的电除尘装置的第4形态中,所述板状电极部主体的延伸方向与所述含有颗粒状物质的气体的流通方向相交。
[0023]根据该第4形态,在如此构成的情况下,通过在多个放电电极以刺状放电部的位置不重叠的方式进行配置,能够在含有颗粒状物质的废气的整个流通区域中产生电晕放电,从而能够提尚颗粒状物质的除去率。
[0024]另外,本发明涉及的电除尘装置的第5形态中,所述放电发生部向所述板状电极及所述放电电极之间附加交流电压,从而产生阻挡放电。
[0025]根据该第5形态,通过板状电极及放电电极之间产生的阻挡放电而使PM带电,从而施加库仑力。
[0026]另外,本发明涉及的电除尘装置的第6形态中,所述放电电极由金属电极和将该金属电极覆盖的电介质形成为板状,其具有沿着所述含有颗粒状物质的气体的流通方向的板面。
[0027]根据该第6形态,由于金属电极被电介质体覆盖,因而能够在相对的金属电极与板状电极之间产生阻挡放电等离子体柱,从而实现无声放电。
[0028]另外,本发明涉及的电除尘装置的第7形态中,所述放电电极由连接在一对端子间的发热电阻构成,并作为通过对该一对端子间附加电压而使附着的颗粒状物质进行燃烧的加热器进行工作。
[0029]根据该第7形态,能够使附着在放电电极上的颗粒状物质燃烧从而将其除去。
[0030]另外,本发明涉及的电除尘装置的第8形态中,所述板状电极与所述放电电极的组以使得所述板状电极彼此相对的方式并列配置有多组,并且在相对的板状电极之间形成所述捕捉区域。
[0031]根据该第8形态,由于是将两组板状电极及放电电极的组加以组合,从而在板状电极之间形成捕捉空间,因此,与分开设置捕捉空间的情况相比,能够形成为宽度小的结构。
[0032]另外,本发明所涉及的电除尘装置的第9形态中,所述捕捉区域被方筒电极体所包围,所述方筒电极体由相对的一对所述板状电极和一对端板部形成,其中,一对所述端板部将该一对板状电极的与所述回收气体的流通方向平行的两端部封堵。
[0033]根据该第9形态,由于捕捉区域被方筒电极体包围,并且使回收气体在该捕捉区域中流通,从而在流通回收气体时不会对含有颗粒状物质的气体的流通状态造成影响。
[0034]另外,本发明涉及的电除尘装置的第10形态中,在所述捕捉区域的回收气体流通方向的一侧连接有旋风除尘器,该旋风除尘器上连接有吸气装置,通过该吸引装置的吸引力而形成回收气体流。
[0035] 根据该第10形态,由于是通过吸引回收气体而形成的,因此,能够可靠地防止颗粒状物质再次混入含有颗粒状物质的气体中。
[0036]另外,本发明涉及的电除尘装置的第11形态中,在所述捕捉区域的回收气体流通方向的两侧分别连接有旋风除尘器,在该各旋风除尘器上连接有吸引装置,通过该吸引装置的吸引力形成双方向的回收气体流。
[0037]根据该第11形态,由于是从捕捉区域的两侧吸引回收气体,因而能够提高颗粒状物质的回收效率。
[0038]另外,本发明涉及的电除尘装置的第12形态中,在形成于所述对置电极之间的多个捕捉区域与旋风除尘器之间,配置有仅吸引该捕捉区域的回收气体的吸气罩。
[0039]在如此构成的情况下,能够通过吸气罩而使回收气体仅在捕捉区域中流通,并且使回收气体朝向与含有颗粒状物质的废气相交的方向流通,而不会对含有颗粒状物质的废气造成影响。进而,由于能够限定吸引位置,因而能够控制回收气体的流量,从而能够小型化吸引装置。
[0040]发明效果
[0041]根据本发明,具有多个贯通孔的板状电极与放电电极相对配置,在板状电极的与放电电极相反侧的面上形成吸尘区域,使含有PM的气体在板状电极与放电电极之间流通,并向板状电极与放电电极之间附加电压而产生放电,从而使PM带电。由此,通过库仑力使PM从贯通孔通过并移动至捕捉空间内,从而在捕捉空间内将PM捕捉。能够通过朝向与含有PM的气体的流通方向相交的方向流通的回收气体可靠地回收捕捉到的PM,而不会使PM再次混入含有PM的气体中。另外,无需设置大容量的抽气用送风机便可将回收被捕捉到捕捉区域中的PM。而且,在回收PM时,即使在高风速条件下也不易再次飞散,从而能够发挥高吸尘性能,而且不易发生故障。
发明内容
附图说明
[0042]图1是将表示本发明所涉及的电除尘装置的第I实施方式的框体的一部分切除后进行表示的立体图。
[0043]图2是图1中的A-A线的剖面图。
[0044]图3是表示能够适用于本发明中的放电电极的立体图。
[0045]图4是图1中的分离吸气罩的B-B线的剖面图。
[0046]图5是表示废气处理系统的概略结构的示意图。
[0047]图6是表示本发明的另一实施方式的概略结构图。
[0048]图7是表示本发明的又一另一实施方式的主要部分的剖面图。
[0049]图8是表示本发明的第2实施方式的纵剖面图。
[0050]图9是图8中的C-C线的剖面图。
[0051 ]图10是图8的侧视图。
[0052]图11是表示能够适用于第2实施方式中的放电电极的图,图11 (a)是整体立体图,图11(b)是将电介质板分离后的状态的立体图。
[0053]图12是表示使用第2实施方式的废气处理系统的概略结构的示意图。
[0054]图13是表示电晕放电特性的特性线图。
[°°55]图14是表示现有例的说明图。
[0056]图15是表不另个现有例的说明图。
[0057]图16是表不又一另一个现有例的说明图。
[0058]图17是图14中的过滤装置的详细结构图。
[0059 ]图18是表示过滤装置中的颗粒状物质的捕捉状态的示意图。
[0060]图19是表示过滤装置中的颗粒状物质的再飞散状态的示意图。
[0061]图20是表示过滤装置中的颗粒状物质的再飞散状态的示意图。
具体实施方式
[0062]以下,根据附图对本发明的实施方式进行说明。
[0063]图1是将表示本发明的第I实施方式的框体的一部分切除后来进行表示的立体图。
[0064]图中,I为电除尘装置,其能够捕捉例如内燃机尤其是船舶用柴油机的废气中所含的主要成分为碳且粒径在ΙΟΟμπι以下的颗粒状物质(PM:Particulate Matter)、尤其是粒径在1ym以下的悬浮颗粒状物质(SPM: Suspended Particulate Matter) ο
[0065]该电除尘装置I具有例如立方体状的框体2,在该框体2内设有多组吸尘电极40,该吸尘电极40由例如方形的板状电极20与放电电极30的组构成,其中,如图2所示,放电电极30与该板状电极20的一面保持规定间隔LI而相对。
[0066]在此,板状电极20由冲压板22形成,并且被配置为例如板面为垂直方向,其中,该冲压板22的整个面上形成有多个例如圆形的贯通孔21,该贯通孔21从板状电极20的与放电电极30相对的面贯穿至相反侧的面。
[0067]另外,如图3所示,放电电极30的剖面呈扁平的长方形,其具有例如与板状电极20相对且沿水平方向延伸的带状电极主体31,并且,在该带状电极主体31的剖面中的端面侧即上下端面上,沿水平方向相隔规定间隔形成有多个刺状电极部32。而且,带状电极主体31的剖面中的长边侧被配置为与板状电极20相对且平行。
[0068]在此,放电电极30在垂直方向上相隔规定间隔平行地配置有多个、例如3个。
[0069]而且,吸尘电极40以其板状电极20彼此相隔规定间隔L2而相对的关系配置有两组。而且,利用端板23a及23b将相对配置的板状电极20的上下端部封闭,从而通过板状电极20和端板23a及23b构成左右端部敞开的方筒电极体24。
[0070]因此,方筒电极体24的内侧成为PM的捕捉区域25,在方筒电极体24外侧,在与板状电极20相对的位置处配置有多个放电电极30。
[0071]因此,在相邻的吸尘电极40公用放电电极30,并且以放电电极30、方筒电极体24、放电电极30、方筒电极体24的顺序排列配置。上述放电电极30及方筒电极体24的数量根据吸尘处理的含有PM的废气的流量进行设定。
[0072]另外,在方筒电极体24与放电电极30之间连接有附加例如13V〜15V左右的高电压的高压电源45,该高压电源45的正极与方筒电极体24连接,负极与放电电极30连接,并且,该高压电源45的正极侧接地。
[0073]因此,在方筒电极体24与放电电极30的刺状电极部32之间产生电晕放电,通过电晕放电而使在形成于方筒电极体24与放电电极30之间的气体流通区域33中流通的含有PM的废气中的PM带电。
[0074]而且,通过方筒电极体24与放电电极30之间的电场而使库仑力对PM产生作用,从而使PM开始朝向方筒电极体24移动。由于PM具有质量,因此,通过惯性力而使PM从方筒电极体24的贯通孔21通过,从而被导入捕捉区域25中。
[0075]在该捕捉区域25中,由于气流场非常缓慢,因而PM不易受到气流场的影响,PM在其自身的电荷与方筒电极体24的板状电极20之间的电位差所产生的电像力的作用下,朝向构成方筒电极体24的板状电极20的内周面移动并附着在该内周面从而被捕捉。
[0076]而且,在框体2的底面及顶面上形成有使含有PM的废气流通的废气导入口 3及废气排出口4,含有PM的废气从废气导入口3导入框体2内,并沿垂直方向朝向与放电电极30的延伸方向相交的方向从方筒电极体24的板状电极20与放电电极30之间通过,并从废气排出口4被排出。
[0077]另外,在框体2的例如左端面上,形成有多个与方筒电极体24的内周面相对的多个开口部5,在右端面上配置有作为仅从方筒电极体24内面侧吸引回收气体的PM回收部的分离吸气罩50 ο如图4所示,该分离吸气罩50具有分离吸气通道52,该分离吸气通道52与方筒电极体24的内周面连通,并与另一端的吸气口51连通。另外,为了便于理解实施例的说明,在图1中,以框体2及方筒电极体24的右端面与分离吸气罩50相互分离的方式进行描绘。但是,在实施例的实际构成中,如图4所示,框体2及方筒电极体24的右端面与分离吸气罩50并未分离。分离吸气罩50被配置为与框体2及方筒电极体24的右端面连接。
[0078] 而且,分离吸气罩50的吸气口 51与旋风除尘器60的回收口 61连通。该旋风除尘器60用于对被吸入其中的捕捉到的PM与回收气体的混合流体进行固气分离,并且在形成于框体60a顶部的吸气口 63上连接有作为吸气装置的送风机64。而且,通过使送风机64进行工作,从而通过该送风机64从旋风除尘器60的吸气口63吸引气体,由此从回收口61吸入捕捉到的PM与回收气体的混合流体并进行固气分离。分离后的PM落入下方的PM回收部62中从而被回收,分离后的回收气体从上方的吸气口 63经由送风机64返回至电除尘装置I底面侧的废气导入口 3。
[0079] 进而,由于旋风除尘器60经由分离吸气罩50与方筒电极体24内侧的捕捉区域25连接,因此,通过使送风机64进行工作,从而从框体2的开口部5吸入外部空气以作为回收气体,该回收气体朝向与含有PM的废气正交的方向通过捕捉区域25。因此,使在捕捉区域25中被捕捉的PM剥离,并与回收气体一同经由分离吸气罩50供给至旋风除尘器60中。
[0080]接着,对于上述第I实施方式的动作进行说明。
[0081]首先,如图5中所示意的,经由管道等气体流通部71将电除尘装置I的框体2的废气导入口 3连接到船舶用柴油机等的含PM气体排出装置70上,同样经由管道等的气体流通部72将框体2的废气排出口 4连接到烟囱等的气体排出部73上。
[0082 ]当以该状态使含PM气体排出装置70工作时,从该含PM气体排出装置70排出含有PM的废气,该含有PM的废气被导入电除尘装置I的框体2上的废气导入口 3中。
[0083] 通过从高压电源45向方筒电极体24与放电电极30之间附加高电压,从而产生从放电电极30的刺状电极部32的前端朝向构成方筒电极体24的放电电极30横向贯穿含有PM的气体的气体流通区域33的电晕放电。
[0084]因此,通过电晕放电而使含有PM的气体中所含的PM带电。然后,通过方筒电极体24与放电电极30之间的电场而使库仑力对PM产生作用,从而使PM开始朝向构成方筒电极体24的板状电极20移动。由于PM具有质量,因此,通过惯性力而使PM从板状电极20的贯通孔21直接通过,从而被导入内部的捕捉区域25中。
[0085]在该捕捉区域25中,由于气流场非常缓慢,因而PM不易受到气流场的影响,PM在其自身的电荷与方筒电极体24的板状电极20之间的电位差所产生的电像力的作用下,朝向板状电极20的内周面移动并附着在该内周面从而被捕捉。
[0086]由此,PM被捕捉到板状电极20的内周面上,当每隔规定时间使送风机64进行工作时,从框体2的开口部5吸入外部空气以作为回收气体,该回收气体朝向与含有PM的废气的流通方向正交的方向通过捕捉区域25。因此,使在捕捉区域25中被捕捉的PM剥离,并与回收气体一同经由分离吸气罩50供给至旋风除尘器60中。在此,通过将板状电极20的贯通孔21的开口率设定为20%〜40%,将开口部5的开口率设定为90%以上,从而能够增大板状电极20的贯通孔21处的流动阻力(passage resistance),从而将回收气体对于含有PM的废气的吸引减少至最小限度。因此,即使增大回收气体的流速,也不会吸入含有PM的废气,并且能够有效地使被捕捉到板状电极20内周面上的PM剥离并朝向分离吸气罩50排出。
[0087]此时,在分离吸气罩50中,回收气体吸引通道(分离吸气通道52)仅形成在与方筒电极体24的内周面相对的位置处。因此,由于回收气体吸引通道未在方筒电极体24之间的含PM废气流道中开口,因此,能够可靠地防止直接吸入含有PM的废气。
[0088]另外,到达分离吸气罩50中的剥离的PM与回收气体的混合流体从回收口 61被导入旋风除尘器60内,并在其中进行固气分离。然后,分离后的PM落入底部的PM回收部62中从而被回收,而分离后的含有少量PM的回收气体从吸气口 63被吸入送风机64中,从而返回至框体2的废气导入口 3附近的气体流通部71中。
[0089]由此,根据上述第I实施方式,由于是在捕捉区域25中捕捉PM,而该捕捉区域25夹着含PM废气的流道与板状电极形成于相反侧,因此,通过在含有PM的废气的流通状态下,朝向与含PM废气的流通方向相交的方向对捕捉区域25内供给回收气体,从而能够使捕捉到的PM剥离从而可靠地进行回收,而不会使捕捉到的PM再次混入含有PM的废气中。
[0090]此时,仅使废气从构成方筒电极体24的板状电极20与放电电极30之间的气体流道通过即可,无需设置作为抽气单元的送风机等。另外,由于也不需要设置会妨碍废气流动的风门等,因而能够减少废气的压力损失。
[0091] 进而,无论PM的粒径为多大均可将形成于板状电极20上的贯通孔21的直径形成为较大的直径,因此,与此相应地也能够减小压力损失。而且,PM被捕捉到构成捕捉区域25的方筒电极体24的板状电极20的内周面上。因此,能够捕捉到与板状电极20的表面积相对应的大量的PM,并且,贯通孔21极其不易堵塞,从而能够可靠地防止因为堵塞而对捕捉造成影响。
[0092]进而另外,由于捕捉区域25的气流场较缓和,因此,PM—旦被捕捉就不易再次飞散到废气流道中。另外,由于在电除尘装置I中不存在风门或者送风机等的可动部,因此,能够获得发生故障的可能性极低等各种效果。
[0093] 而且,板状电极20能够利用冲孔金属(punching metal),并且仅利用端板23a及23b将其上端及下端连结便可形成方筒电极体24,而无需进行倒圆角(rounding)或者弯折等金属板加工,从而能够大幅降低加工成本。
[0094]另外,由于是将放电电极30及板状电极20的组以两组板状电极相对的方式加以组合,从而在板状电极20之间形成捕捉区域25,因此,与在每组放电电极30及板状电极20的组中都设置捕捉区域时相比,由于只有一个捕捉空间即可,因而能够缩短宽度方向的间隔,从而能够形成为宽度小的结构。
[0095]另外,放电电极30的带状电极主体31朝向与含有PM的废气的流通方向相交的方向延伸,并且在流通方向上排列配置有多个。因此,能够将各放电电极30的刺状放电部的配置位置朝向与含有PM的废气的流通方向正交的方向偏移而进行配置。由此,能够在与含有PM的废气的流通方向正交的整个区域内产生电晕放电,从而能够提高含有PM的废气的PM除去率。
[0096]另外,放电电极30只要形成比较粗的刺状电极部32即可,而无需形成细针状电极部,因此,容易加工且能够延长寿命。
[0097]另外,作为除尘电极构造,也考虑了下述构造,S卩:使放电电极形成有棒状部和形成于其外周侧的多个针状电极部,并以将该放电电极包围的方式配置形成有多个贯通孔的圆筒电极部。该情况下,通过向放电电极与圆筒电极部之间附加高电压而产生电晕放电,由此使在圆筒电极部的内周面侧流通的含有PM的废气中的PM带电,从而使其朝向圆筒电极外侧的捕捉空间移动。通过朝向例如与含有PM的废气的流通方向相同的方向进行送风,而将在该捕捉空间中捕捉到的PM吹起来,从而进行回收。
[0098]在如此构成的情况下,由于是通过送风而将在捕捉空间中捕捉到的PM吹起来,因此,被吹起来的PM大部分不会从与送风相对的吸气口被吸入。因此,有可能再次混入在圆筒电极内侧流动的含有PM的废气中而被释放到大气中,从而有可能导致捕捉到的PM的回收效率降低。另外,圆筒电极等的加工成本高,并且,为了处理大量的含有PM的废气,必须组合多个电除尘部,从而对于组装精度的要求较高。进而,与刺状电极部相比,放电电极采用针状电极部时有可能导致寿命缩短。
[0099]相对于此,在上述第I实施方式中,如上所述,能够通过同时设有板状电极20和放电电极30的简单结构来形成除尘电极。而且,在捕捉区域内,通过朝向与其外侧的含有PM的废气相交的方向进行吸引而形成回收气流,因此,能够通过回收气体可靠地防止从板状电极20的内周面剥离后的PM再次混入含有PM的废气中。
[0Ί00]另外,在上述第I实施方式中,对于在方筒电极体24的一侧的开口部设有分离吸气罩50而从方筒电极体24的一侧吸引回收气体的情况进行了说明,但是,本发明并不限定于上述结构。即,作为第I实施方式的变形例,也可以形成为:如图6所示,在方筒电极体24的轴向中央部的上下端部形成有吸气用开口部80,该吸气用开口部80分别沿着端板23a及23b延伸并与外部空气连通。而且,在方筒电极体24两端的开口部分别经由分离吸气罩50与旋风除尘器60连接,并且,该旋风除尘器60与作为吸气装置的送风机64连接。
[0101]该情况下,由于在捕捉区域25的两端配置有回收气体吸引部,因此,能够增强回收气体的吸引效果,从而能够更加有效地使捕捉到的PM剥离并回收。
[0102]另外,在上述第I实施方式中,对于由两个板状电极20和端板23a、23b形成方筒电极体24的情况进行了说明,但是,只要板状电极20相隔规定间隔L2相对即可,可以形成为任意的筒构造。
[0103]另外,在上述第I实施方式中,对于将两组除尘电极40加以组合而构成方筒电极体24的情况进行了说明,但是,当仅设有I组除尘电极40便可实现PM除去率时,也可以如图7所示那样构成。即,也可以使板状电极20与放电电极30相隔规定间隔LI相对,并且在板状电极20的与放电电极30相反的一侧配置封闭板81 (也可以将框体2的侧壁兼作封闭板81),该封闭板81将端板23a、23b的端部之间连接,从而构成内部形成有捕捉区域25的方筒电极体24。
[0104]进而,在上述第I实施方式中,对于含有PM的废气的流通方向与回收气体的流通方向正交的情况进行了说明,但是,本发明并不限定于此,只要上述两个流通方向相交即可。
[0105]另外,在上述第I实施方式中,对于含有PM的废气沿垂直方向从电除尘装置I的底面朝向顶面流通的情况进行了说明,但是,本发明并不限定于此,也可以将分离吸气罩50设为底面侧而使含有PM的废气沿水平方向流通,可以任意地设定含有PM的废气的流通方向。
[0106]接着,参照图8〜图11对本发明的第2实施方式进行说明。
[0107]在该第2实施方式中,将放电电极与板状电极之间产生的放电从电晕放电变更为阻挡放电。
[0108] S卩,在第2实施方式中,如图9及图10所示,电除尘装置I的具有导电性的框体100被形成为长方体状。即,框体100具有长度方向为左右方向的正面板部1la及背面板部101b。另外,框体100还具有连接正面板部1la及背面板部1lb的上下端部之间的顶面板部1lc及底面板部101d、以及连接正面板部1la及背面板部1lb的左右端部之间的左侧面板部1le及右侧面板部1lf。
[0109] 而且,如图8所示,在正面板部1la及背面板部1lb上,在左右方向上相隔规定间隔L3形成有例如6个沿前后方向延伸的长方形开口部102a及102b。这些开口部102a及102b的宽度L4被设定为小于规定间隔L3。
[0110]另外,如图8所示,在顶面板部1lc及底面板部1ld上,形成有由正面板部101a、背面板部101b、左侧面板部1le以及右侧面板部1lf围成的长方形开口部102c及102d。
[0111] 如图9所示,正面板部1la的开口部102a与例如剖面呈方形的废气流通管103a连接,该废气流通管103a与上述船舶用柴油机等的含PM气体排出装置70连接。
[0112]另外,背面板部1lb的开口部102b同样与剖面呈方形的废气流通管103b连接,该废气流通管103b与上述气体排出部73连接
[0113] 如图8及图9所示,在框体100内,在除了正面板部1la及背面板部1lb的开口部102a及102b以外的其他位置间,排列配置有5个结构与上述第I实施方式中的方筒电极体24相同的方筒电极体110。因此,方筒电极体110沿着废气流通方向而配置,并且,方筒电极体110彼此间在与废气流通方向正交的方向上相隔与开口部102a及102b的宽度L4相等的规定间隔。
[0114]如图8所示,上述方筒电极体110被形成为顶面及底面敞开的长方体状。另外,在方筒电极体110的左右侧面上配置有板状电极112a及112b,并且,板状电极112a及112b的外侧表面之间的间隔与上述规定间隔L3相等。与上述第I实施方式中的板状电极20同样地,上述板状电极112a及112b分别由冲压板114形成,并且被配置为例如板面为垂直方向且朝向前后方向即废气流通方向延伸,其中,该冲压板114的整个面上形成有多个例如圆形的贯通孔113。
[0115]另外,在左右两端的方筒电极体110的外侧,相隔规定间隔L4而配置有方筒电极体115,该方筒电极体115仅在与方筒电极体110相对的面上形成板状电极112c。与方筒电极体110同样地,上述方筒电极体115也被形成为顶面及底面敞开的长方体状。
[0116]如图8所示,在上述方筒电极体110及115的上端侧分别形成有回收气体导入口116,该回收气体导入口 116与外部空气直接连通从而导入回收气体,并且其开口率被设定为90%以上。
[0117]而且,方筒电极体110彼此间以及方筒电极体110与方筒电极体115之间成为气体流通区域117,在该气体流通区域117中,从废气流通管103a供给的废气朝向后方流通。在各气体流通区域117的左右方向中央部处,以分别与板状电极112a及112b、112c及112a、112b及112c相对的方式配置有放电电极120。
[0118]放电电极120被形成为沿废气流通方向的长方形板状。如图11所示,该放电电极120具有陶瓷加热器的结构,该陶瓷加热器具有内置于作为电介质的氧化铝或者氮化硅的陶瓷片121中且呈蜿蜒状地形成于平面上的发热电阻122。在发热电阻122上,在其上方的前后位置处的起始端及终端上形成有端子连接焊盘123a及123b。在上述端子连接焊盘123a及123b中,通过锡焊等连接有朝向外部延伸的引线端子124a及124b。也就是说,放电电极120具有发热电阻122被作为电介质体的陶瓷片121所覆盖的结构。
[0119]如图8所示,各放电电极120由耐热绝缘垫片125和耐热绝缘垫片126支撑,其中,耐热绝缘垫片125配置在框体2的顶面板部1lc的开口部102c侧,耐热绝缘垫片126配置在方筒电极体110的下端之间、方筒电极体115及110的下端之间、以及方筒电极体110及方筒电极体115的下端之间。
[0120] 而且,如图8及图9所示,各放电电极120的引线端子124a及124b以通过按压弹簧129向下方按压的状态与高压供电棒128a及128b电连接,其中,该高压供电棒128a及128b以在前后方向相隔规定间隔的方式平行地架设在高压支撑绝缘子127a及127b之间,该高压支撑绝缘子127a及127b配置于框体2的顶面板部1lc的左右端部侧。
[0121]如图9所示,高压供电棒128a及128b与作为放电发生部的阻挡放电发生部130连接。该阻挡放电发生部130具有高耐压功率继电器131、高耐压功率继电器132以及高压交流电源133的串联电路,其中,高耐压功率继电器131连接在高压供电棒128a及128b之间,高耐压功率继电器132连接在该高耐压功率继电器131的一端与高压供电棒128a的连接点和接地之间,高压交流电源133产生例如1kV的高交流电压。进而,高压交流电源133与地线之间与框体100相连。
[0122]另外,如图9所示,高压供电棒128a及128b上连接有加热控制部135。该加热控制部135具有低压交流电源138,该低压交流电源138经由高耐压功率继电器136及137分别与高压馈电棒128a及128b连接,并且产生例如54V左右的低交流电压。
[0123] 而且,从高压交流电源133输出高交流电压,从而使高耐压功率继电器131及132处于通电状态(导通状态),由此向放电电极120与板状电极112a〜112c之间附加高交流电压。由此,在放电电极120与板状电极112a〜112c之间产生阻挡放电等离子柱。
[0124]在该放电电极120与板状电极112a〜112c之间流通有含有PM颗粒的废气。因此,当含有PM颗粒的废气通过阻挡放电等离子柱时,会使其中所含的PM带电,从而通过介质阻挡放电维持电压所产生的电场而对P M施加库仑力,由此使其朝向成为接地电极的板状电极112a〜112c侧移动。另外,被施加库仑力的PM并非全部朝向板状电极112a〜112c移动,PM中的一部分有时朝向放电电极120移动。
[0125] 朝向板状电极112a〜112c移动的PM从形成于板状电极112a〜112c上的贯通孔111被捕捉到方筒电极体110内。
[0126]另外,关于附着在放电电极120上的PM,通过定期解除高耐压功率继电器131及132的通电状态而停止向放电电极120附加高交流电压,取而代之地使高耐压功率继电器136及137处于通电状态而向放电电极120的引线端子124a及124b附加低交流电压,从而使放电电极120作为陶瓷加热器进行工作。由此,放电电极120在I分钟〜2分钟左右被加热至800°C,从而将附着在其表面上的PM完全燃烧而除去。
[0127]另外,形成于框体100的底面板部1ld上的开口部102c与吸气罩140连接。该吸气罩140仅与方筒电极体110及115的底部的开口部118连通,而与气体流通区域117被耐热绝缘垫片126分开。
[0128] 虽未图示,但是,与上述第I实施方式同样地,该吸气罩140的吸气口 141与旋风除尘器60的回收口 61连通。在该旋风除尘器60上,形成于框体60a顶部的吸气口 63与作为吸气装置的送风机64相连接。而且,通过使送风机64进行工作,从而通过该送风机64从旋风除尘器60的吸气口63吸引气体,由此从回收口61吸入捕捉到的PM与回收气体的混合流体并进行固气分离。分离后的PM落入下方的PM回收部62中从而被回收,分离后的回收气体从上方的吸气口 63经由送风机64返回至连接在电除尘装置I正面侧的废气流通管103a中。
[0129]接着,对于上述第2实施方式的动作进行说明。
[0130]首先,如图12中所示意的,将连接在电除尘装置I的框体100上的废气流通管103a连接到船舶用柴油机等的含PM气体排出装置70上,并将连接在框体100上的废气流通管103b连接到烟囱等的气体排出部73上。
[0131]在该状态下,通过电除尘装置I的阻挡放电发生部130的高压交流电源133产生例如1kV的高交流电压,并且使高耐压功率继电器131及132处于通电状态,从而将高交流电压133产生的高交流电压经由高压供电棒128a及128b附加到放电电极120与成为接地电极的方筒电极体110及115之间。
[0132]因此,在放电电极120与方筒电极体110、115的板状电极112a〜112c之间产生阻挡放电等离子柱,从而产生阻挡放电。由于以放电电极120作为电极的发热电阻122被作为电介质体的陶瓷片121覆盖,因此,该阻挡放电是不会产生火花的无声放电。
[0133]在该产生阻挡放电的状态下,使含有PM颗粒的废气从放电电极120与板状电极112a〜112c之间流过。于是,当含有PM颗粒的废气通过阻挡放电等离子柱时,使其中所含的PM带电,从而通过阻挡放电维持电压所产生的电场对PM施加库仑力,由此使其朝向成为接地电极的板状电极112a〜112c侧移动。另外,被施加库仑力的PM并非全部朝向板状电极112a〜112c移动,PM中的一部分可能朝向放电电极120移动。
[0134]与上述第I实施方式同样地,朝向板状电极112a〜112c移动的PM从形成于板状电极112a〜112c上的贯通孔111被导入方筒电极体110及115内的捕捉区域中。
[0135]在该捕捉区域中,由于气流场非常缓慢,因而PM不易受到气流场的影响,PM在其自身的电荷与方筒电极体110及115的板状电极112a〜112c之间的电位差所产生的电像力的作用下,朝向板状电极112a〜112c的内周面移动并附着在该内周面,从而被捕捉。
[0136]由此,当在PM被捕捉到板状电极112a〜112c的内周面上的状态下,每隔规定时间间断地使送风机64进行工作时,从框体100的回收气体导入口 116吸入外部空气以作为回收气体。该回收气体朝向与含有PM的废气的流通方向正交的方向通过方筒电极体110及115的捕捉区域。因此,使在捕捉区域中被捕捉的PM剥离,并与回收气体一同经由吸气罩140被供给至旋风除尘器60中。
[0137] 在此,通过将板状电极112a〜112c的贯通孔113的开口率设定为20%〜40%,将方筒电极体110及115的回收气体导入口 116的开口率设定为90%以上,从而能够增大板状电极20的贯通孔21处的流动阻力(passage resistance),从而将回收气体对于含有PM的废气的吸引减少至最小限度。因此,即使增大回收气体的流速,也不会吸入含有PM的废气,从而能够有效地使被捕捉到板状电极112a〜112c内周面上的PM剥离并朝向吸气罩140排出。
[0138]此时,由于气体流通区域117被耐热绝缘垫片126封闭,因而吸气罩140仅与方筒电极体110及115的底面连通。因此,能够可靠地防止吸气罩140直接吸入在气体流通区域117中流通的含有PM的废气。
[0139]另外,到达吸气罩140的剥离的PM与回收气体的混合流体从吸气口 141导入旋风除尘器60内,并在其中对混合气体进行固气分离。然后,分离后的PM落入底部的PM回收部62中从而被回收,而分离后的含有少量PM的回收气体从吸气口 63被吸入送风机64中,从而返回与框体100相连结的废气流通管103a的开口部102a附近。
[0140]另一方面,通过每隔规定时间使放电发生部130的高耐压功率继电器131及132从通电状态恢复为非通电状态,从而停止向高压供电棒128a及128b供给高交流电压。
[0141]在该状态下,使加热控制部135的高耐压功率继电器136及137成为通电状态,从而将从低电压交流电源138输出的低交流电压供给高压供电棒128a及128b。被供给至该高压供电棒128a及128b的低交流电压经由各放电电极120的引线端子124a及124b被附加到发热电阻122两端的端子连接焊盘123a及123b上。因此,放电电极120作为陶瓷加热器进行工作,从而在I〜2分钟内将表面温度加热至400°C〜800°C。
[0142]因此,将附着在放电电极120的陶瓷片121的表面上的PM完全燃烧从而除去。
[0143]由此,在上述第2实施方式中,在放电电极120与板状电极112a〜112c之间形成阻挡放电等离子柱从而产生阻挡放电,此时,以放电电极120作为电极的发热电阻122被作为电介质体的陶瓷片121覆盖。因此,放电电流从发热电阻122透过陶瓷片121流动,从而在陶瓷片121本身发生绝缘破坏之前,不产生火花,即无声放电。
[0144] 而且,陶瓷片121的耐热温度能够承受作为加热器工作的400°C〜800°C,因此,SP使含有PM的废气的温度超过300 °C,也能够进行无火花的电除尘。
[0145]另外,在如第I实施方式那样在放电电极30与板状电极20之间产生电晕放电时,放电特性如图13所示。在该图13中,以特性线LI I表示火花放电电压,以特性线L12表示电晕放电起始电压,以特性线LI3表示气体密度比。
[0146]由该图13明确可知,在使用电晕放电的情况下,当含有PM的废气温度在150°C以下时,火花放电电压并不怎么降低,但是,当含有PM的废气温度超过150 °C时,火花放电电压相对于废气温度上升的降低率变高。
[0147]另一方面,与此相反,电晕放电起始电压在含有PM的废气温度超过150°C时的电压降低率小于含有PM的废气温度在150°C以下时的电压降低率,废气温度为250 °C左右的电晕放电起始电压降低至废气温度为常温时的电晕放电起始电压的2/3以下。
[0148]因此,在使用电晕放电的情况下,当废气温度超过250°C时火花放电电压降低,因此,为了避免产生火花而提高电晕放电电压是有限制的,并且,电晕放电起始电压降低,从而施加给PM的库仑力变小,由此导致除尘性能降低。
[0149]但是,在如上述第2实施方式那样采用阻挡放电时,由于放电电极120的电极部被作为电介质体的陶瓷片121覆盖,因此,不易产生火花放电,即使含有PM的废气的温度超过300°C,除尘性能也不会降低,从而能够获得良好的除尘效果。
[0150]另外,能够增大放电电极120与板状电极112a〜112c相对的面积,并且,与第I实施方式中的电晕放电时产生的离子淋浴柱(1n shower column)相比,能够提高所产生的阻挡放电等离子柱的密度,从而能够提高除尘效率。
[0151]另外,在上述第2实施方式中,对于放电电极120使用陶瓷加热器的情况进行了说明,但是,本发明并不限定于此,覆盖平板电极的电介质也可以使用例如钛酸钡等的强电介质体。总而言之,只要是耐热性高的电介质体即可,可以使用任意的电介质体。
[0152]另外,在上述第2实施方式中,对于用于回收捕捉到的PM的回收气体的流通方向与含有PM的废气的流通方向正交的情况进行了说明,但是,本发明并不限定于此,只要含有PM的废气与回收气体朝向相互相交的方向流通即可。
[0153]另外,在上述第2实施方式中,含有PM的废气的流通方向并不限于水平方向,可以是包括垂直方向在内的任意方向。进而,在上述第2实施方式中,也可以与上述第I实施方式中的图6同样地相对配置一对吸气罩,并且在中间部的框体100上设置回收气体导入口。
[0154]另外,在上述第I及第2实施方式中,对于吸气装置使用送风机64的情况进行了说明,但是,本发明并不限定于此,也可以使用真空喷射器等的其他吸引装置。
[0155]另外,在上述第I及第2实施方式中,对于除去从柴油机排出的废气中所含的PM的情况进行了说明,但是,本发明并不限定于此,可以从任意的含有PM的气体中除去PM。
[0156]【工业上的实用性】
[0157]根据本发明,能够提供一种不需要大容量的抽气装置,并且不会发生堵塞,即使在高风速条件下也不易发生再次飞散,能够发挥高除尘性能,而且发生故障的可能性低的电除尘装置。
[0158](标号说明)
[0159] I……电除尘装置、2……框体、3……气体导入口、4……气体排出口、5……开口部、20……板状电极、21……贯通孔、22……冲孔金属、23a、23b……端板、24……方筒电极体、30……放电电极、31……带状电极主体、32……刺状电极部、33……气体流通区域、40……除尘电极、50……分离吸气罩、60……旋风除尘器、62……PM回收部、64……送风机、100……框体、103a、103b……废气流通管、110、115……方筒电极体、112a〜112c……板状电极、117……气体流通区域、120……放电电极、121……陶瓷片、122……发热电阻、124a、124b……引线端子、128a、128b……高压供电棒、130……阻挡放电发生部、131、132……高耐压功率继电器、133……高压交流电源、135……加热控制部、136、137……高耐压功率继电器、138……低压交流电源。

Claims (12)

1.一种电除尘装置,其特征在于,具备: 板状电极,其形成有多个供颗粒状物质通过的贯通孔; 放电电极,其与该板状电极的一个面相对配置; 放电发生部,其向所述板状电极及所述放电电极之间附加电压,从而产生对所述颗粒状物质施加库仑力的放电; 捕捉区域,其用于捕捉颗粒状物质,并且形成于所述板状电极的与所述放电电极相对的面的相反侧; 气体流通区域,其供含有颗粒状物质的气体流通,并且形成于所述板状电极与所述放电电极之间;以及 颗粒状物质回收部,其在所述含有颗粒状物质的气体的流通状态下,朝向与该含有颗粒状物质的气体的流通方向相交的方向对所述捕捉区域供给回收气体,从而剥离并进行回收捕捉到的颗粒状物质, 通过所述放电而使含有颗粒状物质的气体中的颗粒状物质带电,从而使所述颗粒状物质在从所述贯通孔通过后被捕捉到所述捕捉区域中,并且通过所述回收气体而使被捕捉到该捕捉区域中的颗粒状物质剥离并进行回收。
2.根据权利要求1所述的电除尘装置,其特征在于, 所述放电发生部向所述板状电极及所述放电电极之间附加直流电压,从而产生电晕放电。
3.根据权利要求2所述的电除尘装置,其特征在于, 所述放电电极具备带状电极主体和刺状放电部,其中,所述带状电极主体的剖面呈长方形,并且其剖面的长边侧与所述板状电极相对,所述刺状放电部形成于该带状电极主体的成为剖面的短边侧的端面。
4.根据权利要求3所述的电除尘装置,其特征在于, 所述带状电极主体的延伸方向与所述含有颗粒状物质的气体的流通方向相交。
5.根据权利要求1所述的电除尘装置,其特征在于, 所述放电发生部向所述板状电极及所述放电电极之间附加交流电压,从而产生阻挡放电。
6.根据权利要求5所述的电除尘装置,其特征在于, 所述放电电极由金属电极和将该金属电极覆盖的电介质形成为板状,其具有沿着所述含有颗粒状物质的气体的流通方向的板面。
7.根据权利要求6所述的电除尘装置,其特征在于, 所述放电电极由连接在一对端子间的发热电阻构成,并作为通过对该一对端子间附加电压而使附着的颗粒状物质进行燃烧的加热器进行工作。
8.根据权利要求1所述的电除尘装置,其特征在于, 所述板状电极与所述放电电极的组以使得所述板状电极彼此相对的方式并列配置有多组,并且在相对的板状电极之间形成所述捕捉区域。
9.根据权利要求1所述的电除尘装置,其特征在于, 所述捕捉区域至少具有相对的一对所述板状电极和一对端板部并被形成为方筒状,其中,一对所述端板部将该一对板状电极的与所述回收气体的流通方向平行的两端部封堵。
10.根据权利要求9所述的电除尘装置,其特征在于, 在所述捕捉区域的回收气体流通方向的一侧连接有旋风除尘器,该旋风除尘器上连接有吸气装置,通过该吸引装置的吸引力而形成回收气体流。
11.根据权利要求9所述的电除尘装置,其特征在于, 在所述捕捉区域的回收气体流通方向的两侧分别连接有旋风除尘器,在各个所述旋风除尘器上连接有吸引装置,通过该吸引装置的吸引力形成双方向的回收气体流。
12.根据权利要求10或11所述的电除尘装置,其特征在于, 在形成于对置的所述板状电极之间的多个捕捉区域与旋风除尘器之间,配置有仅吸引该捕捉区域的回收气体的吸气罩。
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