JP2003126728A - 排ガス処理装置および排ガス処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 集塵効率の高い排ガス処理装置および排ガス
処理方法を提供するとともに、耐久性および易洗浄性に
優れる排ガス処理装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 被処理ガス中のダストを荷電させるため
の荷電部と、該荷電部を通過した被処理ガスを液体で洗
浄するスクラバー部とを備えてなる排ガス処理装置であ
って、前記荷電部が、被処理ガスの流れ方向に対して交
互に配置された負極と正極とを備え、さらに該負極が正
極側に向けて複数の突起を有して形成され且つ併設され
た正極の中間位置に配置されてなることを特徴とする排
ガス処理装置による。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダストおよび有害
ガスを含んだ被処理ガスを対象とする排ガス処理装置お
よび排ガス処理方法に関し、特に該ダストが微細である
場合に好適な排ガス処理装置および排ガス処理方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ファイバー製造設備、半導体、
合成石英製造設備などのような各種エレクトロニクス関
連機器の製造設備や、金属溶解炉、あるいは脱硫設備そ
の他の産業廃棄物処理設備から発生する被処理ガスを処
理するために、図５に示したような排ガス処理装置が使
用されている。かかる排ガス処理装置は、主として装置
前段の荷電部１０２と装置後段のスクラバー部１０３と
から構成されたものであり、装置前段の荷電部１０２で
は被処理ガス中に含まれるダストを、直流電源１２５に
よって高電圧が印加された負極１２１からの放電によっ
てマイナスに荷電させるとともに、装置後段のスクラバ
ー部１０３では被処理ガスに洗浄液（水又は薬液）を散
布して被処理ガス中のマイナスに荷電されたダストを電
気的な吸引力により充填材および洗浄液で捕捉するとと
もに、有害ガスを洗浄液に吸収させることにより、被処
理ガスを洗浄するものである。

【０００３】この種の排ガス処理装置における荷電部１
０２の構造としては、従来、図６（ａ）に示したよう
に、高電圧に印加された複数本の放電線（負極）１２
１、１２１…と、該放電線からコロナ放電による負イオ
ン流れを発生させるための複数枚の平板状正極１２２、
１２２…とを備え、そして、該平板状正極１２２が、被
処理ガスの流路を形成するように互いに向かい合って平
行に配置され、該複数枚の平板状正極１２２、１２２…
の間に被処理ガスの流れ方向に沿って前記放電線１２１
が等間隔に並設されて構成されたものが採用されてい
る。

【０００４】斯かる構成の荷電部１０２によれば、図６
（ｂ）に示したように、各放電線１２１から近接する正
極１２２へ向かってコロナ放電が発生し、負イオン流れ
１２３が生じることとなる。即ち、負イオン流れ１２３
は、被処理ガスの流れ方向とは略直角となるように形成
されることとなり、このような電界を通過する際に被処
理ガス中のダストが荷電され、一部が正極１２２に捕集
されることとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の荷電部１０２によれば、放電線（負極）１２
１および正極１２２は縦長に形成されたものであるた
め、放電線１２１から正極１２２へ発せられる負イオン
の流れ１２３は縦方向の位置によって強弱が生じてしま
い、被処理ガスが電界強度の低い電界を通過する可能性
がある。そのような電界強度の低い電界を通過する被処
理ガス中のダストは十分に荷電されず、結果として正極
１２２やスクラバー部１０３で捕集されることなく排ガ
ス処理装置から放出されてしまうという問題がある。特
に、粒子径の小さなダストが多く含まれるような排ガス
では、このような問題がより顕著に現れる。荷電不良を
なくすためには、荷電部を大きくしたり排ガス流速を遅
くすることも考えられるが、それでは装置全体を大型化
しなければならないという問題を生じる。

【０００６】さらに、従来の放電線１２１であれば、正
極１２２に付着したダストを洗い流すための洗浄液や、
被処理ガス中に含まれる腐蝕性ガスなどによって劣化
し、断線してしまう虞がある。放電線１２１が断線する
と、さらなる荷電不良を招くため、スクラバー部におけ
るダストの補捉作用も低下することとなる。

【０００７】そこで、本発明は、集塵効率の高い排ガス
処理装置および排ガス処理方法を提供するとともに、耐
久性および易洗浄性に優れる排ガス処理装置を提供する
ことを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者らが鋭意
研究したところ、ガス流と電極配列が直交するような
（以下、「クロスフロー型」という）荷電部を採用する
ことによって、スクラバー部における集塵効率が顕著に
向上するとともに、荷電部の耐久性や易洗浄性、及び荷
電部での集塵効率が改善できるという知見を得た。

【０００９】即ち、上記課題を解決するために本発明が
採る手段は、被処理ガス中のダストを荷電させるための
荷電部と、該荷電部を通過した被処理ガスを液体で洗浄
するスクラバー部とを備えてなる排ガス処理装置であっ
て、前記荷電部が、被処理ガスの流れ方向に対して交互
に配置された負極と正極とを備え、さらに該負極が正極
側に向けて複数の突起を有して形成され且つ併設された
正極の中間位置に配置されてなることを特徴とする排ガ
ス処理装置にある。また、好ましくは、前記負極が、板
状体であることを特徴とする排ガス処理装置にある。

【００１０】斯かる構成の排ガス処理装置によれば、荷
電部が被処理ガスの流れ方向において交互に配置された
負極と正極とを備え、さらに該負極が正極側に向けて複
数の突起を有して形成され且つ該負極が併設された正極
の中間位置に配置されてなることにより、このような荷
電部を通った被処理ガス中のダストが強力かつ均一に荷
電されることとなるため、荷電部の線速度（流速）を高
めることができるうえ、スクラバー部における集塵効率
が顕著に向上することとなる。これは、荷電作用の向上
により、スクラバー部における微細なダストの捕集効率
も相乗的に改善されることによると考えられる。

【００１１】また、斯かる構成の排ガス処理装置によれ
ば、複数の負極と複数の正極とが流れ方向に対して交互
に配置されてなるため、正極を常時洗浄しても電流が短
絡し難くいものとなる。さらに、負極が板状体であれ
ば、劣化による断線が生じにくくなるため、安定的にダ
ストを荷電でき、安定した処理能力が維持されることと
なる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る排ガス処理装
置の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明す
る。

【００１３】図１は、本発明に係る排ガス処理装置の一
実施形態を示した概略断面図である。該実施形態の排ガ
ス処理装置１は、装置前段において導入された被処理ガ
スを荷電する荷電部２と、該荷電部２を通過した被処理
ガスを洗浄液によって処理するスクラバー部３と、該荷
電部２およびスクラバー部３を内部に収容し且つ被処理
ガスを入口１１より導入して出口１２より排出する装置
本体１０とを備えてなる。

【００１４】また、荷電部２は、被処理ガスの流れ方向
に対して上流側と下流側の２段に配置された負極２１、
２１と、各々の負極２１に対して流れ方向の上流下流両
側に配置された一対の正極２２、２２とを備え、個々の
負極２１には、直流電源２５より１０〜６０ｋＶの高電
圧が印加されている。

【００１５】荷電部２についてより詳細に説明すると、
図２の斜視図に示したように、並設された複数枚の負極
２１、２１…と、該負極を挟んで被処理ガスの流れ方向
上流下流両側に各々配置された複数枚の正極２２、２２
…とが一組となって第１荷電部２ａを構成し、さらに該
第１荷電部と同様にして第２荷電部２ｂが構成され、該
第１および第２荷電部が、被処理ガスの流れ方向に対し
て直列に配置されている。

【００１６】各負極２１は、例えば厚さ数ｍｍ未満の縦
長の板状体であって被処理ガスの流れ方向と平行に配置
されている。そして、該負極２１には、正極に向かって
突出するような複数の突起部２１ａが略等間隔に形成さ
れている。さらに、各々の突起部２１ａは、上流側の突
起部が下流側の突起部の間に配置されるように、交互に
形成されている。

【００１７】また、各正極２２は、同じく縦長の板状体
であって被処理ガスの流れ方向と平行に配置されたもの
であり、具体的には、厚さ数ｍｍ未満の板状体によって
構成されている。そして、これら負極と正極とは、電流
が短絡しないような間隔を隔てて配置されている。

【００１８】次に、本実施形態における荷電部２の洗浄
装置としては、いわゆる活線スプレー方式が採用されて
おり、図１に示したように、複数の洗浄液ノズル３０、
３０…と、洗浄液が貯留された洗浄液槽２６と、該洗浄
液槽２６から複数の洗浄液ノズル３０、３０…へ洗浄液
を供給するための洗浄液ポンプ２７とが配設されてな
り、さらに荷電部２の下方には、洗浄液回収槽６１が設
けられている。ここで、洗浄液としては、水やアルカリ
性又は酸性の薬液が使用される。即ち、該洗浄機構によ
れば、洗浄液槽２６に貯留された洗浄液が、洗浄液ポン
プ２７によってノズル３０に供給され、ノズル３０より
被処理ガス中へ微細な霧状となって噴霧されるように構
成され、荷電部２より落下した洗浄液は洗浄液回収槽６
１で回収されるように構成されている。

【００１９】一方、本実施形態の装置後段に設けられた
スクラバー部３は、充填材（図示せず）が充填された充
填層部３ａと、該充填層部３ａの上方に設置した洗浄液
ノズル４０と、該充填層部３ａを通過した被処理ガスか
ら、残留した飛沫を除去するミストセパレータ部３ｂと
を備えてなる。そして、洗浄液ノズル４０には、洗浄液
貯留槽４１から洗浄液供給ポンプ４２を介して洗浄液が
供給可能であるように構成され、また、スクラバー部３
の下方に設けられた薬液回収槽６２より循環ポンプ４４
を介して洗浄液が供給可能であるように構成されてい
る。

【００２０】次に、斯かる構成の排ガス処理装置１の作
用について説明する。まず、装置前段の荷電部２におい
ては、高電圧の直流電源２５に接続された負極２１と、
接地された正極２２との間に、図３に示したようなコロ
ナ放電流が発生する。より具体的に説明すると、負極２
１の両側部に正極２２側に向けて略等間隔に形成されて
た突起２１ａから、上流側および下流側に配された正極
２２へ向かってコロナ放電による負イオン流れが等間隔
で発生することとなる。

【００２１】このような状態において、被処理ガスが装
置本体１０に導入されると、まず、該被処理ガスは荷電
部２を通過する際、より具体的には、負極２１と正極２
２との間を通過する際に、負イオン流れ２３に晒される
こととなり、被処理ガス中のダストがマイナスに荷電さ
れる。

【００２２】特に本発明に係る荷電部２によれば、図３
に示したように、負イオン流れが、負極から近接する２
枚の正極に向けて隙間なく流れ、負イオン流れが粗とな
る部分がない。特に、上流側の突起部が下流側の突起部
の間に配置されていると、上流側の負イオン流れと下流
側の負イオン流れが互いに補完しあうものとなる。従っ
て、いずれの部分を通過するダストにも均一な負イオン
流れを浴びせることが可能となり、全てのダストが強力
に且つ均一に荷電されることとなる。ここで、被処理ガ
ス中の粒径の大きいダストは、該負イオン流れ２３によ
って比較的荷電されやすく高いマイナス電荷を有するも
のとなり、その結果、正極２２との該ダストとの間に生
じるクーロン力が大きくなって正極２２へ引き寄せられ
て捕捉される。

【００２３】次いで、該荷電部２を通過した被処理ガス
は、装置後段のスクラバー部３によって処理される。ス
クラバー部３においては、荷電部２によって捕集されな
かった微細なダストが、ミラーイメージ作用力によって
捕捉される。有害ガスの吸収は、一般的なスクラバーと
同様に気相から液相へのガスの吸収によって起こるもの
であるが、ダストの捕捉は、該ダストのもつ電荷による
作用によるものである。即ち、荷電したダストが、洗浄
液で塗れ壁状となった充填材表面に近づくと、該ダスト
と充填材表面や液面との間にはミラーイメージ作用力と
呼ばれる電気的な吸引力が作用し、ダストが充填材表面
や液面に引き寄せられて捕捉されることとなる。

【００２４】このようにして、洗浄液中に捕捉されたダ
ストは、スクラバー部３より洗浄液とともに滴下し、ス
クラバー部３の下方に設けられた洗浄液回収槽６２で回
収される。

【００２５】被処理ガスは、その後、ミストセパレータ
ー３ｂによって被処理ガス中の飛沫が除去された後、装
置本体１０の出口１２より排出され、誘引送風機５０を
介して外部へ放出される。

【００２６】一方、装置前段の正極２２においても、捕
集されたダストが負極２１や正極２２に蓄積されないよ
うに、これを除去する必要がある。本実施形態において
は、上述したように活線スプレー方式を採用することに
より、正極２２に捕集されたダストの除去を行ってい
る。即ち、ノズル３０より被処理ガス中に噴霧された霧
状の水滴が、荷電部２の負極２１や正極２２の表面に付
着し、該表面を流れ落ちて洗浄液回収槽６１へ落下する
ことにより、負極２１や正極２２の表面は、常に洗浄さ
れることとなる。

【００２７】図４は、同一スケールの排ガス処理装置に
おいて、いわゆるクロスフロー型の荷電部を採用した本
発明の排ガス処理装置の除塵性能と、図６に示したよう
な放電線（負極）と正極とが被処理ガスの流れに並列に
配されてなる荷電部を採用した、いわゆる従来型の排ガ
ス処理装置の徐塵性能とを示した片対数グラフであり、
被処理ガスの流速の逆数（横軸）に対するダストの除去
率（縦軸）を表したものである。そして、図４中の相関
線Ａは、本発明に係る排ガス処理装置の除去率を示した
ものであり、相関線Ｂは、従来の排ガス処理装置の除去
率を示したものである。尚、グラフの横軸は、従来型の
排ガス処理装置において、ダストの除去率が９９％とな
る値を１としたものである。また、測定には、下記表１
に示すＳｉＯ₂粉を使用した。

【００２８】

【表１】

【００２９】図４に示したように、従来型の排ガス処理
装置によるダストの除去率が８７〜９９．４％であるの
に対し、本発明に係る排ガス処理装置によるダストの除
去率は、９９．４〜９９．８％と大きく上回っているこ
とがわかる。さらに、図４に示したように、従来の排ガ
ス処理装置によれば、被処理ガスの流速が増すにつれて
（即ち、グラフの左方向に進むにつれて）、ダストの除
去率が急速に低下していることがわかる。具体的には、
除去率が９９％である場合の流速を２倍にすると（即
ち、横軸が０．５となると）、除去率は９０％以下にま
で低下している。しかしながら、本発明に係る排ガス処
理装置によれば、被処理ガスの流速が増大した場合であ
ってもダストの除去率は高い数値を維持している。具体
的には、除去率が９９．８％である場合の流速を２倍に
したとしても、９９．６％という高い除去率を維持して
いることがわかる。これは、本発明に係る排ガス処理装
置において、表1に示したような１μｍ以下であるよう
な微細なダストに対して得られる顕著な効果であると考
えられる。

【００３０】このように、本発明に係る排ガス処理装置
によれば、装置前段の荷電部２によって比較的大きいダ
ストが効率的に除去され、装置後段のスクラバー部３に
よって微細なダストも効率的に除去されることとなる。
これは、従来、電気集塵部のみでは捕集することが困難
とされていた微細なダストを、荷電部とスクラバー部と
を備えた排ガス処理装置において、荷電部をクロスフロ
ー型とした本発明において初めて効率的に捕集可能とし
たが故の効果である。これは、微細なダストについて、
前段の荷電部における荷電効果が大きく改善されたこと
によって、スクラバー部におけるミラーイメージ作用力
と呼ばれる電気的な吸引力が予想以上に顕著に向上する
からであると推測される。

【００３１】従って、本発明に係る排ガス処理装置を使
用することにより、被処理ガス中のダストを高効率で捕
集することが可能となり、とりわけ、微細なダストに関
しては、被処理ガスの処理流速を上げた場合にも極めて
高い集塵効率が維持できるものとなる。従って、結果と
して装置全体を小型化でき、コストダウンを図ることが
可能となる。

【００３２】また、本発明に係る排ガス処理装置によれ
ば、負極を板状体とすることにより、劣化による断線な
どのトラブルを生じ難く、耐久性に優れたものとなる。

【００３３】さらに、活線スプレー方式を採用すること
により、正極だけでなく負極についても同時に洗浄され
ることとなるため、装置の運転管理が容易なものとな
る。

【００３４】尚、上記実施形態においては、荷電部とし
て第１荷電部および第２荷電部という２つの荷電部を備
えたものを例示したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、荷電部を１段もしくは３段以上備えてもよ
い。ただし、本発明のような排ガス処理装置は、スクラ
バー部における集塵作用を効率的に行うために荷電部を
設けたものであるため、従来の電気集塵機のように、該
荷電部を多数設ける必要はない。また、各荷電部につい
ても、上記実施形態に限定されるものではなく、例え
ば、複数枚の負極と、該複数枚の負極の下流側にのみに
配置された複数枚の正極とからなるものを挙げることが
できる。この場合、各負極については正極側に向けて下
流側にのみ突起部を設けた板状体を使用することが好ま
しい。

【００３５】また、前記実施形態では、上流側の突起部
が下流側の突起部の間に配置されるように交互に形成さ
れた板状の負極を使用したが、本発明はこれに限定され
るものではない。即ち、上流側の突起部と下流側の突起
部とが同じ高さになるように形成されたものや、あるい
は長状の円柱を垂直方向に配し、該円柱の上流側および
下流側から長状の円柱を交互に垂設して突起部としたも
の、などを負極として使用することも可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る排ガス処理
装置および排ガス処理方法によれば、集塵効率が極めて
高くなるとともに、耐久性や易洗浄性にも優れたものと
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排ガス処理装置の第１実施形態を
示した概念図。

【図２】荷電部の１実施形態を示した斜視図。

【図３】荷電部においてコロナ放電により発生する負イ
オンの流れを模式的に示した概略平面図。

【図４】本発明に係る排ガス処理装置と、従来の排ガス
処理装置の集塵効率を示したグラフ。

【図５】従来の排ガス処理装置を示した概念図。

【図６】（ａ）従来の荷電部の構成を示した斜視図。 （ｂ）従来の荷電部においてコロナ放電により発生する
負イオンの流れを模式的に示した概略平面図。

【符号の説明】

１…排ガス処理装置、２…荷電部、３…スクラバー部、
１０…装置本体、２１…負極、２１ａ…突起部、２２…
正極、２３…負イオンの流れ、３０…洗浄液ノズル、４
０…洗浄液ノズル

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０３Ｃ 3/41 Ｂ０１Ｄ 53/34 ＺＡＢＥ 3/78 Ｆターム(参考） 4D002 BA02 BA14 BA16 CA01 CA07 DA01 DA12 DA35 EA03 4D054 AA02 BA02 BA11 BB06 BB12 DA06 DA12 EA02 EA23

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理ガス中のダストを荷電させるため
   の荷電部と、該荷電部を通過した被処理ガスを液体で洗
   浄するスクラバー部とを備えてなる排ガス処理装置であ
   って、 前記荷電部が、被処理ガスの流れ方向に対して交互に配
   置された負極と正極とを備え、さらに該負極が正極側に
   向けて複数の突起を有して形成され且つ併設された正極
   の中間位置に配置されてなることを特徴とする排ガス処
   理装置。
2. 【請求項２】 前記負極が、板状体であることを特徴と
   する請求項１記載の排ガス処理装置。
3. 【請求項３】 前記荷電部を通過する被処理ガスに洗浄
   液を噴霧する洗浄装置が備えられたことを特徴とする請
   求項１又は２記載の排ガス処理装置。
4. 【請求項４】 被処理ガス中のダストを荷電させた後、
   該被処理ガスを液体で洗浄する排ガス処理方法であっ
   て、 前記ダストを荷電させる際に、被処理ガスの流れ方向に
   対して交互に配置された負極と正極とを用い、該負極が
   正極側に向けて複数の突起を有して形成され、且つ該負
   極が併設された正極の中間位置に配置されてなることを
   特徴とする排ガス処理方法。