CN111655378A - 电集尘装置 - Google Patents

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CN111655378A
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加藤雅也
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Abstract

本发明的目的在于，提供一种能够抑制离子风的减少集尘效果的作用以提高集尘效率的电集尘装置。电集尘装置具备：多个集尘极(4)，它们设为圆形管，且沿与其长度方向正交的正交方向隔开规定的间隔配置；以及多个突起部(5a)，它们向集尘极(4)侧突出，且与正交方向平行地错开配置。集尘极(4)的横截面的等效直径为30mm以上且80mm以下。另外，隔开规定的间隔配置的集尘极(4)的开口率为10％以上且70％以下。

Description

电集尘装置
技术领域
本发明涉及电集尘装置。
背景技术
作为以往的电集尘装置，已知具备沿着气流平行地排列的平板状的集尘极、以及在其中央排列的具有锐利的形状的放电极的装置。
在电集尘装置中，对集尘极与放电极之间施加直流高电压，并在放电极进行稳定的电晕放电，由此使气流中的灰尘带电。在以往的集尘理论中，说明了带电的灰尘在放电极与集尘极之间的电场下，由于作用于灰尘的库伦力的作用而被集尘极捕集。
在此，专利文献1、2的电集尘装置具备如下那样的集尘极，该集尘极具备用于使灰尘通过的多个贯通孔，且在内部具有用于捕集灰尘的封闭空间。在专利文献1、2中，经由贯通孔将灰尘封入封闭空间内，由此使得捕集灰尘难以再飞散。
专利文献3的电集尘装置具备如下那样的集尘极，该集尘极包括具有65％至85％的开口率的接地电极、以及捕集灰尘的集尘过滤层。在专利文献3中，通过具备这样的集尘极，从而在与气流正交的截面内产生离子风，生成在放电极与集尘极之间循环的螺旋状的气流，以高效地捕集灰尘。在专利文献3中，虽然积极地利用了离子风，但目的在于主要使集尘过滤层捕集灰尘。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：专利第5761461号公报
专利文献2：专利第5705461号公报
专利文献3：专利第4823691号公报
发明内容
发明所要解决的课题
电集尘装置中的集尘效率η能够通过众所周知的下述的多依奇(Deutsch)公式(式(1))来计算。W是集尘性指数(颗粒状物质的移动速度)，f是每单位气体量的集尘面积。
η＝1-exp(-w×f)···(1)
在上述式(1)中，灰尘(颗粒状物质)的移动速度w由基于库伦力的力与气体的粘性阻力的关系来决定。在多依奇公式(上述式(1))中，灰尘从放电极在电场中移动，离子风在对性能的影响方面没有被直接考虑。然而，对于其性能设计的前提即灰尘浓度，存在始终在放电极与集尘极之间的集尘空间内一致这样的前提条件，而离子风被认为是产生气体的紊乱并使灰尘浓度一致的重要因素之一。
在对电极间施加负电压时，在放电极由于电晕放电而产生负离子，其结果是产生离子风，而在正电压的情况下通过正离子产生离子风。以下，以工业用的电集尘装置为基准进行考虑，因此对施加负电压的情况进行记载，但即使是正电压也是同样的。
在放电极产生的离子风朝向集尘极以横穿气流的方式流动。到达了集尘极的离子风在集尘极处反转而改变流动方向。由此，在电极间产生螺旋状的紊流。
紊流中的从放电极朝向集尘极的流动具有将灰尘搬运到集尘极附近的作用。被搬运到到集尘极附近的灰尘最终由于库伦力而被捕集。
然而，在集尘极处反转了的离子风使灰尘向远离收集体即集尘极的方向移动，因此还存在阻碍集尘这样的作用。
需要说明的是，在专利文献3中，记载了还考虑了离子风的效果的电集尘装置。然而，在该案例中是将离子风送入位于具有开口部的集尘极的背后的过滤层的结构，目的在于在不受到主气体的影响的区域内进行集尘，且结构也复杂，并且在干式的情况下，附着于过滤层的灰尘的剥离回收困难。
本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于，提供一种能够抑制减少集尘效果的离子风的返回作用，从而提高集尘效率的电集尘装置。
用于解决课题的方案
本发明的一方案的电集尘装置具备：多个集尘极，它们呈柱状，且沿与该集尘极的长度方向正交的正交方向隔开规定的间隔配置；以及多个放电部，它们向所述集尘极侧突出，且与所述正交方向平行地并排配置，所述集尘极的横截面的等效直径为30mm以上且80mm以下。
通过使柱状的集尘极隔开规定的间隔配置，从而允许从放电部朝向集尘极流动的离子风的一部分穿过至集尘极的背侧。由此，能够抑制离子风在集尘极处反转而返回的流动。
将集尘极的横截面的等效直径设为30mm以上。若减小等效直径，则电场集中增大，从而集尘性提高。然而，若等效直径过小，则在保持确保集尘所需要的电流的情况下，电场强度的峰值增大，从而产生火花放电。因此，作为等效直径的下限是30mm。
将集尘极的横截面的等效直径设为80mm以下。若等效直径过大，则几乎没有集尘极附近的电场强度的抬升，从而成为平板电极的平均电场强度程度。另外，若等效直径较大，则会对气流产生涡旋。因此，作为等效直径的上限是80mm。
等效直径是指与规定形状的横截面等效的圆形的直径。因此，在横截面为圆形的情况下相当于其直径。
作为集尘极，可以列举例如为圆形剖面的管形状的构件。然而，作为横截面形状，除了圆形以外，也可以使用长圆形、椭圆形、多边形等。另外，作为集尘极，不仅是中空的，也可以是实心的。
在电集尘装置中流动的气体的流动方向既可以是集尘极并排的正交方向，也可以是集尘极的长度方向。
集尘极也可以进行基于锤打的灰尘的剥离回收、使集尘极移动并利用刷子将灰尘挂落的方式、湿式清洗。
并且，在本发明的一方案的电集尘装置中，隔开规定的间隔配置的所述集尘极的开口率为10％以上且70％以下。
若开口率小于10％，则离子风的返回抑制效果降低。若开口率超过70％，则有效的集尘面积减少，从而降低集尘性。
在将等效直径设为d，将集尘极的中心间间距设为Pc时，开口率α如下那样表示。
α＝1-((d×3.14÷2)÷Pc)×100[％]
并且，在本发明的一方案的电集尘装置中，一方的所述放电部与另一方的所述放电部分别配置在沿所述正交方向并排的所述集尘极的两侧，所述电集尘装置配置为，从所述一方的所述放电部朝向所述集尘极的离子风不与从所述另一方的放电部朝向所述集尘极的离子风对置。
在一方与另一方的放电部分别配置在沿正交方向并排的集尘极的两侧的情况下，配置成从一方的放电部朝向集尘极的离子风不与从另一方的放电部朝向集尘极的离子风对置。由此，能够抑制离子风发生干涉而阻碍集尘。
发明效果
由于使用了隔开规定间隔配置的柱状的集尘极，因此能够抑制离子风从集尘极返回，从而提高集尘效率。
附图说明
图1是示出本发明的一实施方式的电集尘装置的立体图。
图2是从上方观察图1的电集尘装置的俯视图。
图3是从气流方向观察图1的电集尘装置的主视图。
图4是示出图3的变形例的主视图。
图5是示出集尘极与突起部的位置关系的横截面图。
图6是示出突起部与集尘极之间的电力线的横截面图。
图7是示出将集尘极的等效直径的下限设为30mm的根据的图表。
图8是示出将集尘极的等效直径的上限设为80mm的根据的图表。
图9是示出集尘极的电场强度的抬升的图表。
图10是示出平板电极的电场强度的抬升的图表。
图11是针对开口率示出集尘面积比的图表。
图12是示出图1的变形例的立体图。
图13是示出图5的变形例的横截面图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的电集尘装置的一实施方式进行说明。
电集尘装置1用于将例如煤等作为燃料的火力发电成套设备，且将从锅炉导出的燃烧废气中的灰尘(颗粒状物质)回收。
电集尘装置1具备例如金属制等具有导电性的多个集尘极4。集尘极4设为呈具有圆形的横截面的中空的柱状的圆形管，且沿与长度方向正交的正交方向(气流G方向)隔开规定的间隔排列。对于沿气流G方向排列的集尘极4的列，隔开规定间隔平行地设置有多列。在集尘极4的各列之间配置有放电极5。在图1中，由虚线表示配置放电极5的位置。
集尘极4接地。放电极5与未图示的具有负的极性的电源连接。或者，与放电极5连接的电源也可以具有正的极性。
如图2所示，在放电极5中设置有呈刺状的多个突起部(放电部)5a。突起部5a以前端朝向集尘极4侧突出的方式设置。在突起部5a处产生电晕放电，从而从突起部5a的前端朝向集尘极4侧产生离子风。
在图3中示出了从气流G方向观察图1的主视图。如该图所示，突起部5a以在高度方向上突起的朝向彼此不同(在该图中为就左右方向而言不同的朝向)的方式设置。并且，隔着集尘极4且对应于相同的高度的突起部5a彼此向相同的方向突起。通过设为这样的突起部5a的配置，从而从突起部5a朝向集尘极4侧的离子风在高度方向上朝向大致相同的方向。由此，能够避免离子风的干涉。
需要说明的是，也可以如图4所示那样，使全部的突起部5a朝向同一方向(在该图中为右方向)，以使得对齐离子风的方向。
在图5中示出了集尘极4与突起部5a的位置关系。图5是在图2所示的结构中，在某一高度位置的突起部5a的位置处剖切而示出的横截面图。因此，没有如俯视的图2那样在两侧显示突起部5a，而仅示出了仅朝向一方的突起部5a。如图5所示那样，优选使集尘极4的中心间间距Pc与突起部5a的中心间间距Pd相等。并且，优选以与相邻的集尘极4之间对置的方式将突起部5a配置为锯齿状。通过像这样配置，如图6所示，电力线被均等地分配给各集尘极4，并且，从集尘极4的呈圆形的横截面的突起部5a观察时，能够使电力线到达至进深侧。需要说明的是，图5所示的附图标记D是集尘极4与突起部5a的正交方向(在该图中为上下方向)上的距离，例如为125mm～250mm。
考虑到像这样电力线到达集尘极4的进深，从突起部5a侧主视观察集尘极4时的开口率α如下那样表示。
α＝1-((d×3.14÷2)÷Pc)×100[％]
在此，d为集尘极4的等效直径。等效直径是指与规定形状的横截面等效的(具有相同面积)圆形的直径。因此，在如本实施方式那样集尘极4的横截面为圆形的情况下，相当于其直径。
开口率α为10％以上且70％以下。关于其根据，在后文使用图11进行说明。
集尘极4的等效直径d为30mm以上且80mm以下。
将集尘极4的横截面的等效直径d设为30mm以上的理由为以下所述。若减小等效直径d，则电场集中增大，从而集尘性提高。然而，若等效直径d过小，则如图7所示，在保持确保集尘所需要的电流密度(例如0.3mA/m2)的情况下，电场强度的峰值增大而超过火花电场强度的10kV/cm，从而产生火花放电。因此，作为等效直径d的下限是30mm。
将集尘极4的横截面的等效直径d设为80mm以下的理由为以下所述若等效直径d过大，则几乎没有集尘极4的附近的电场强度的抬升(在后文使用图9进行说明。)，而成为没有孔的平板电极的平均电场强度(2kV/cm)程度。另外，若等效直径d较大，则会对气流造成影响，从而产生涡旋。因此，作为等效直径d的上限是80mm。例如，以与上述相同的条件计算的等效直径d为30mm时的平均电场强度为约5.7kV/cm。
需要说明的是，图8的纵轴为平均电场强度，是按集尘极4的表面积平均化后的电场强度。该平均电场强度与图7的纵轴的峰值电场强度不同。峰值电场强度为集尘极4的表面之中电场强度最高位置处的电场强度。
接下来，使用图9对集尘极4的附近的电场强度的抬升进行说明。如该图所示，横轴表示位置，并且突起部5a位于与y轴相当的位置。纵轴为电场强度。电场强度在突起部5a的位置处为最高，而在突起部5a与集尘极4之间取极小值，之后再次一边朝向集尘极4一边增大。在集尘极4的附近，存在电场强度的增加率(倾斜度)较大的区域B。这是因为，集尘极4的附近在具有灰尘、负离子的空间电荷的影响下，电场强度变高。将该区域B内的电场强度的增大称作“电场强度的抬升”。对于区域B，是库伦力成为支配的区域，从而高效地进行集尘极4中的灰尘P的集尘。
比区域B靠突起部5a的一侧的区域A是离子风的支配区域。在区域A中，气体中的灰尘P也受到库伦力，同时主要伴随着离子风而被向集尘极4引导。
在图10中，作为参考例，示出了将以往那样的没有孔的平板电极7用作集尘极的情况下的电场强度。根据该图可知，平板电极7附近的电场强度的绝对值比图9所示的设为圆形管的集尘极4小，且电场强度的抬升也小。因此可知，集尘性能比设为圆形管的集尘极4差。
在图11中示出了针对开口率α的集尘面积比。集尘面积比表示在将开口率为0％(没有间隙的情况下)时的集尘性能设为1的情况下，发挥相同的集尘性能时的集尘面积。因此，集尘面积比越小则表示捕集效率越高。
如图11所示，在开口率α为10％以上且70％以下的情况下，集尘面积比为0.8以下。因此，优选开口率α为10％以上且70％以下(适用范围)。
接下来，说明本实施方式的电集尘装置1的动作。
在电集尘装置l中，从电源对放电极5施加负电压，由此在突起部5a的前端产生电晕放电。气流G所包含的灰尘由于电晕放电而带电。对于以往的电集尘装置的捕集原理，带电的灰尘由于库伦力而被向接地的集尘极4吸引，从而被捕集到集尘极4上，但实际上离子风的影响较大地发挥了作用。
在产生电晕放电时，在突起部5a附近产生负离子，该负离子由于电场而朝向集尘极4移动，从而产生离子风。因此，在库伦力作用于灰尘的同时，朝向集尘极4流动的离子风以使气流G所包含的灰尘移动至集尘极4的附近的方式进行作用。并且，在集尘极4的附近的区域B(参照图9)中，电场强度的抬升较大，因此能够高效地将灰尘集尘。另外，通过将设为圆形管的集尘极4隔开规定的间隔配置，从而允许从突起部5a朝向集尘极4流动的离子风的一部分穿过至集尘极4的背侧。由此，能够抑制离子风在集尘极4处反转而返回的流动，因此捕集效率提升。
包含灰尘且朝向集尘极4流动的离子风的一部分穿通集尘极4之间。如图3以及图4所示，同一高度上的全部突起部5a朝向同一方向，因此离子风朝向一个方向而不会相互干涉。
由集尘极4捕集到的灰尘通过锤打而被剥离回收。或者，也可以采用使集尘极移动并利用刷子将灰尘挂落的方式、湿式清洗。
根据本实施方式，起到以下的作用效果。
通过将设为圆形管的集尘极4隔开规定的间隔配置，从而允许从突起部5a朝向集尘极4流动的离子风的一部分穿过至集尘极4的背侧。由此，能够抑制离子风在集尘极4处反转而返回的流动。
将集尘极4的横截面的等效直径d设为30mm以上且80mm以下。由此，能够提升集尘极4的集尘性能。
将开口率α设为10％以上且70％以下。由此，能够确保有效的集尘面积，从而提升集尘性能。
使从设置于同一高度的突起部5a产生的离子风朝向一个方向，从而使得不与从设置于其他高度的突起部5a产生的离子风干涉(参照图3)。由此，能够抑制由于离子风而集尘受到阻碍。
需要说明的是，上述实施方式可以如以下那样变形。
在图1中，气流G的方向与集尘极4的长度方向正交，但也可以如图12所示那样，将气流G的方向设为集尘极4的长度方向。
另外，在图5中，使集尘极4的间距Pc与突起部5a的间距Pd同等而进行了说明，但也可以如图13所示那样，使集尘极4的间距Pc小于突起部5a的间距Pd。在该情况下，优选以将电力线尽可能均等地分配给各集尘极4的方式使各集尘极4排列配置。
另外，在本实施方式中，作为集尘极4以圆形管进行了说明，但作为集尘极4的横截面形状，除了圆形以外，也可以使用长圆形、椭圆形、多边形等。另外，作为集尘极4，也可以代替管那样的中空而是实心的。
附图标记说明
1：电集尘装置；
4：集尘极；
5：放电极；
5a：突起部(放电部)；
7：平板电极；
α：开口率；
d：等效直径。

Claims (3)

1.一种电集尘装置，其中，
所述电集尘装置具备：
多个集尘极，它们呈柱状，且沿与该集尘极的长度方向正交的正交方向隔开规定的间隔配置；以及
多个放电部，它们向所述集尘极侧突出，且与所述正交方向平行地并排配置，
所述集尘极的横截面的等效直径为30mm以上且80mm以下。
2.根据权利要求1所述的电集尘装置，其中，
隔开规定的间隔配置的所述集尘极的开口率为10％以上且70％以下。
3.根据权利要求1或2所述的电集尘装置，其中，
一方的所述放电部与另一方的所述放电部分别配置在沿所述正交方向并排的所述集尘极的两侧，
所述电集尘装置配置为，从所述一方的所述放电部朝向所述集尘极的离子风不与从所述另一方的放电部朝向所述集尘极的离子风对置。
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