JP2004089929A - 集塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型焼却設備の燃焼排ガス処理に好適であり集塵効率のよい集塵装置を提供する。
【解決手段】集塵装置において、サイクロン集塵器と、サイクロン集塵器の入口部に接続され処理対象の排ガスが導入されるダクトと、ダクト内に配置されたスクリーン状の受電極と、この受電極に対向して配置された放電極と、放電極と受電極との間にコロナ放電を生じさせる電圧を印加する電源とを有してなる構成とする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集塵装置に関し、特に小型焼却設備の燃焼排ガス中に含まれる煤塵等の飛散粒子を捕集するのに好適な集塵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば一般ごみや産業廃棄物等の廃棄物を焼却する小型の焼却設備においては、燃焼排ガス中に含まれる煤塵を除去することが要求されている。
【０００３】
ところで、ガスに同伴される煤塵を捕集する集塵技術として、電気集塵が知られている。電気集塵は処理対象のガス中に放電極と集塵電極とを対向させて配置し、これらに電圧を印加してコロナ放電を生じさせ、煤塵を帯電させて電気力によって集塵電極に付着させるものである。しかし、電気集塵器を小型焼却炉の燃焼排ガス処理に適用する場合、集塵電極に捕集された煤塵を払い落として回収する際に再飛散する煤塵を捕集するため、集塵室を複数設けることが要求され、装置が大型となる。また、集塵効率を向上させようとすると、処理流速を遅くする必要があるため、電気集塵器のサイズが大きくなる。
【０００４】
一方、サイクロン集塵器は、燃焼排ガスを旋回させ、その遠心力によって煤塵をガスから分離させるものである。しかし、小型焼却設備の燃焼排ガスには、例えば粒径が１０μ以下の微細な煤塵が含まれており、このような質量が小さい煤塵をサイクロン集塵器によって遠心分離することは難しい。
【０００５】
また、小型焼却設備の燃焼排ガス処理以外の分野ではあるが、上述した電気集塵器とサイクロン集塵器とを直列して設けることが提案されている。例えば、家庭用の空気清浄機において、煤塵を電気集塵器によって捕集し、電気集塵器から再飛散した煤塵を後流側に接続されたサイクロン集塵器によって捕集することが提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
また、粉体鉄鉱石の焼結機から出される排ガスのように、粗大なダストと微細なダストとが混在するガスを処理する際に、粗大なダストを電気集塵機によって帯電させ、これと微細なダストとをサイクロン集塵器に投入し、微細なダストを帯電した粗大なダストに凝集させてサイクロン集塵器によって処理することが提案されている。（例えば、特許文献２参照。）
【特許文献１】
特開２００１−３３４１７１号公報（第３−５頁、第１図）
【特許文献２】
特開平８−５２５７号公報（第１頁、第１図）
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１のように電気集塵器とサイクロン集塵器とを直列に設ける構成とした場合、電気集塵器とサイクロン集塵器とのそれぞれから捕集された煤塵を払い落とし、排出する必要がある。このような構成を焼却設備の燃焼排ガス処理に適用した場合、装置が複雑になる。
【０００６】
一方、特許文献２のように粗大なダストを帯電させ、これに微細なダストを凝集させて処理する方法は、含まれる煤塵の多くが微細である小型焼却炉の燃焼排ガス処理に適用することが困難である。
【０００７】
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、小型焼却設備の燃焼排ガス処理に好適であり集塵効率のよい集塵装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、サイクロン集塵器と、前記サイクロン集塵器の入口部に接続され処理対象の排ガスが導入されるダクトと、前記ダクト内に配置されたスクリーン状の受電極と、該受電極に対向して配置された放電極とを備え、前記放電極と前記受電極との間にコロナ放電を生じさせる電圧を印加する電源が設けられなる集塵装置によって上述した課題を解決する。
【０００９】
本発明によれば、処理対象の排ガスに同伴する煤塵は、放電極と受電極との間に形成されるコロナ放電による電界を通過する際に帯電され、その後静電力によって受電極に付着して放電する。そして、受電極に付着した煤塵どうしは物理力によって凝集し、粗大化する。粗大化した煤塵は、排ガス流によって受電極から再飛散し、サイクロン集塵器に流入して捕集される。したがって、本発明によれば、小型焼却設備の燃焼排ガスに含まれる微細な煤塵を効率よく処理することができる。また、受電極は既存の電気集塵機の集塵電極のように煤塵を保持するものでなく、積極的に再飛散させることを図るものであるから、ダクト内に滞留する煤塵は少なく、ダクト内の煤塵を払い落とす必要性が乏しいので、装置が簡単化される。
【００１０】
特に、スクリーン状の受電極は、例えば格子状または網状のものが好ましい。また、受電極は、ダクトの流路断面を横切って配置する構成が好ましい。これによれば、受電極の表面で凝集した煤塵がガス流によって再飛散しやすいから、受電極の目詰まりを防止することができる。
【００１１】
また、本発明における受電極は、上述したように捕集された煤塵を保持することを目的とするものではなく、一旦付着して凝集した煤塵を積極的に再飛散させることを目的とするから、受電極部における排ガスの流速は通常の電気集塵器のように低速、例えば１．５ｍ／秒程度にする必要はなく、より高速にすることができる。例えば、３ないし２０ｍ／秒、好ましくは３ないし１０ｍ／秒程度で処理することができる。このため、ダクトの排ガス流路断面積は、ガス流速の遅い既存の電気集塵器と比べて小さくすることができる。また、排ガス流方向の長さも例えば１ｍ以下、好ましくは５００ｍｍ以下とすることができるから、ダクトのサイズは既存の電気集塵器と比べて小さいものになる。
【００１２】
一方、小型焼却設備の燃焼排ガス温度は、例えば４００ないし６００℃程度となるが、本発明によればダクトのサイズを小さくすることができるから、例えばダクトの内壁を耐火材によって施工したり、あるいは放電極および受電極を例えば耐熱ステンレス鋼やチタン合金といった耐熱材料で構成する場合であっても、コストの負担を低減することができる。
【００１３】
また、集塵装置の運転中に受電極またはダクトに振動を加える加振手段を有する構成とするのが好ましい。この加振手段は、受電極またはダクトに超音波を付与するようにするのが好ましいが、ハンマリングするものであってもよい。これによれば、受電極やダクトの内壁への煤塵の付着が低減され、凝集した煤塵の再飛散が促進される。
【００１４】
また、受電極がダクトの流路断面を横切って配置される場合には、前記ダクトの筒軸方向に複数設けられ、前記放電極は複数の前記受電極の間隔に配置される構成としてもよい。これによれば、排ガスの流れ方向に対して順方向、逆方向にそれぞれコロナ放電が形成されるので、排ガス中の煤塵をより確実に帯電させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用してなる集塵装置の一実施形態について説明する。図１は本実施形態の集塵装置の断面図である。図１に示すように、集塵装置１は、サイクロン集塵器３と、その入口に接続され略水平方向に延在するダクト５とを有して構成されている。ダクト５はその流路方向に沿った中央部に、流路断面積が大きく形成された中間部を有し、その前後はテーパ状に形成されている。そして、ダクト５の入口部７と出口部９にはそれぞれフランジ１１および１３が形成されている。そして、出口側のフランジ１３は、サイクロン集塵機３の入口部１５に形成されたフランジ１７と図示しないボルト−ナットによってフランジ結合されている。
【００１６】
ダクト５の中間部には、ダクト５の筒軸方向に直交させて形成された格子状または網状の２つの受電極１９、２１が対向させて配列されている。受電極１９、２１は、ダクト５の流路断面から見て縦横それぞれ複数、例えば１５本の線状の電極を略等間隔に配列し、網状に構成されている。そして、２つの受電極１９、２１に挟まれた放電極支持棒２３が、ダクト５の上側の壁面に形成された開口２５から、略鉛直に挿入されている。そして、放電極支持棒２３から放電部５の入口側と出口側とに向けてそれぞれ突き出して形成された針状の放電極２７が複数設けられている。本実施形態の場合には、放電極は、１本の放電極支持棒２３から、放電部５の入口側と出口側に向けてそれぞれ例えば７本ずつ、上下方向に略等間隔に離間して配列されている。放電極支持棒２３は、その上端部に鍔状に形成された支持板２９の中央部に形成された孔３１に挿入して固定されている。支持板２９は、その外周縁部から下方に延在して設けられた碍子３３によって支持されている。碍子３３の下端部は、板３５に固定されている。この板３５は、ダクト５の中間部の天井を兼ねて形成され、ダクト５の他の部分よりも肉厚に形成され、中央部に上述した開口２５が形成されている。そして、板３５を底板とする矩形の箱状に形成され、放電極支持棒２３、支持板２９および碍子３３を収容するカバー３７が設けられている。なお、放電極２７と受電極１９、２１との間にコロナ放電を生じさせ得る電圧を印加する図示しない電源が設けられている。そして、ダクト５本体には図示しないアース線が備えられている。ダクト５と受電極１９、２１とは導電可能に構成されており、このアース線によって受電極１９、２１もアースされている。また、ダクト５には、ダクト５の全体を加振する図示しないハンマリング装置が設けられている。
【００１７】
サイクロン集塵器３は、その軸芯を略鉛直方向に配置され、円筒状の上部３９と、下方にいくにつれてテーパ状に径が小さく形成された円錐状の下部４１とを有する。サイクロン集塵器３の入口部１５は、上部３９の上端部の側壁に開口して設けられている。下部４１の下端部には捕集された煤塵が排出される開口４３が形成されている。一方、上部３９の上端部は略水平の平板状の上部壁４５によって閉塞されている。そして、上部壁４５には円筒状の上部３９と略同芯の開口４７が形成され、ここから出口管４９が挿入されている。出口管４９の上端部は上部壁４５から突き出してその端部にはフランジ部が形成されている。一方、下端部は円筒部の途中であって入口部１５の開口の下端部よりやや高い程度まで挿入されている。
【００１８】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ部矢視断面図である。図２に示すように、ダクト５は、水平方向の幅においても、図１を参照して説明した高さ方向の幅と同様に拡大された中間部を有し、受電極１９および２１はこの中間部内に配置されている。そして、その上流側および下流側は入口および出口側に向けて徐々に幅を縮小されたテーパ状に形成されている。また、放電極支持棒２３は、ダクト５の流路断面を横切る方向に例えば７本が略等間隔に離間して配置されている。
【００１９】
また、サイクロン集塵器３の入口部１５は、サイクロン集塵器３に処理対象の排ガスが流入することによってサイクロン集塵器３の円筒状の上部３９内に時計回りの旋回流が形成されるようにオフセットして配置され、入口部１５の一方の側壁が上部３９の外周壁面と連続的につながるように構成されている。
【００２０】
図３は、図２の受電極および放電極部の要部拡大図である。図３に示すように、網状の受電極１９、２１を構成する個々の線状の電極は円形の断面を有してなる。また、放電極支持棒２３は受電極の各線状の電極および放電極２７より径の大きい円形の断面を有する。そして、個々の放電極２７は、針状または錐状に先端をすぼめられ、換言すれば尖らせて形成されている。
【００２１】
次に、上述した構成の集塵装置の動作について説明する。本実施形態の集塵装置１は、一般ごみや産業廃棄物等の廃棄物等を焼却する図示しない小型の焼却設備の燃焼排ガス中に含まれる煤塵の処理に用いられる。焼却設備の煙道は、ダクトの入口部７にフランジ結合され、ここから粒径が例えば１０μ以下の微細な煤塵を含む燃焼排ガス５１が流入する。このとき、放電極２７と受電極１９、２１との間には電源によってこれらの間にコロナ放電を生じさせる電圧が印加される。図４は、このときの放電極および受電極と、コロナ放電の様子とを示す図である。図４に示すように、放電極２７と受電極１９、２１との間に、放電極２７の先端を頂点とする様々な極率の２次曲線状のコロナ放電５３が生ずる。そして、燃焼排ガス５１が受電極１９、２１の間を通過する際に、同伴される煤塵は、コロナ放電によって生ずる電界によって帯電され、静電気力によって受電極１９または２１に付着し、ここで放電、換言すればディスチャージされる。そして、受電極１９および２１に付着した煤塵どうしは物理力によって凝集し、粗大化する。そして、粗大化した煤塵は、排ガス流によって受電極から再飛散する。さらに、加振装置が加える振動によっても受電極からの煤塵の再飛散が促進される。なお、ダクト５に流入する排ガスのガス流速は例えば１０ｍ／秒程度あるいはそれ以上であり、ダクトの中間部においては、流路断面積が増加したことにより、例えば３ないし５ｍ／秒程度に減速される。
【００２２】
このような再飛散した煤塵を含む排ガス流５５は、ダクト５から出てサイクロン集塵器３に流入する。このときの流速は、例えば１０ｍ／秒である。サイクロン集塵器３内で排ガス流は螺旋状に降下する旋回流となる。同伴する煤塵はこの遠心力によって排ガスと分離し、壁面を伝って落下し、開口４３から図示しないホッパ等に排出されて回収される。一方、排ガス流は円錐状の下部４１の下端部附近において反転上昇を始め、サイクロン中心部を旋回しながら上昇し、出口管４９から処理済み排ガスとして排出され、図示しない排風機および煙突を介して大気中に放散される。
【００２３】
以上のように、本実施形態によれば、サイクロン集塵機の入口部に接続されたダクト内にスクリーン状の受電極とこれに対向する放電極とを設け、これらの間に電圧を印加する構成としたから、放電極と受電極との間を通過する煤塵は帯電されて受電極に付着し、ここで他の煤塵と凝集して粗大化する。そして、粗大化した煤塵が再飛散してサイクロン集塵機によって捕集されるから、小型焼却設備の燃焼排ガスに含まれる微細な煤塵を効率良く処理することができる。また、受電極は既存の電気集塵機の集塵電極のように煤塵を保持するものでなく、積極的に再飛散させることを図るものであるから、ダクト内に煤塵が滞留しにくく、ダクト内の煤塵を回収する装置が不要であるから、装置が簡単化される。
【００２４】
また、受電極はダクトの流路断面積を横切って配置された網状のものとしたから、受電極の表面で凝集した煤塵がガス流によって再飛散しやすく、受電極の目詰まりを防止することができる。
【００２５】
また、本実施形態においては受電極に集塵した煤塵を保持することを目的としておらず、むしろ粗大化した煤塵を積極的に際飛散させることを図るものであるから、受電極部のガス流速を既存の電気集塵機よりも速くすることができる。このため、ダクトのサイズを電気集塵機よりも小さくすることができる。
【００２６】
また、集塵装置の運転中にダクトをハンマリングするようにしたから、これによっても受電極表面に付着した煤塵の再飛散が促進される。
【００２７】
また、受電極を放電極の筒軸方向に複数設け、放電極をこれらの間隔に配置したから、排ガス流に対して順方向、逆方向にそれぞれコロナ放電が形成され、排ガス中の煤塵をより確実に帯電させることができる。
【００２８】
なお、本実施形態においては、サイクロン集塵器において捕集される煤塵は自重によって落下させ、壁面に付着した煤塵を払い落とす手段は設けていないが、サイクロンの壁に煤塵が付着して剥離しない場合は、槌打装置によるハンマリングや、超音波を照射する等、振動を与える加振手段を設けて煤塵を落とすようにしてもよい。
【００２９】
また、本実施形態においては、ダクトにアースを設ける構成としているが、サイクロンからの煤塵の剥離が十分でない場合には、サイクロン集塵器自体にアースを設ける構成としてもよい。
【００３０】
また、本実施形態においては、ダクトの中間部の流路断面積を拡大し、ここに放電極および受電極を設ける構成としたが、流路断面積を拡大せず、サイクロン集塵器の入口部と同じ流路断面積のダクト内に放電極および受電極を設ける構成としてもよい。
【００３１】
また、小型焼却設備の燃焼排ガスの温度は例えば４００ないし６００℃程度になる場合があるが、このような温度範囲での使用に対処するため、ダクトおよびサイクロン集塵機の内壁面を耐火物によって施工してもよい。また、このような場合には、放電極および受電極を例えば耐熱ステンレス鋼やチタン合金等の耐熱金属で形成するようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、小型焼却設備の燃焼排ガス処理に好適であり集塵効率のよい集塵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用してなる集塵装置の一実施形態の断面図である。
【図２】図２のＩＩ−ＩＩ部矢視断面図である。
【図３】放電極および受電極部を示す図２の要部拡大図である。
【図４】図１の集塵装置の運転時における放電極と受電極との間のコロナ放電を示す図である。
【符号の説明】
１　集塵装置
３　サイクロン集塵器
５　ダクト
１９　受電極
２１　受電極
２７　放電極

Claims (3)

1. サイクロン集塵器と、前記サイクロン集塵器の入口部に接続され処理対象の排ガスが導入されるダクトと、前記ダクト内に配置されたスクリーン状の受電極と、該受電極に対向して配置された放電極と、前記放電極と前記受電極との間にコロナ放電を生じさせる電圧を印加する電源とを有してなる集塵装置。
2. 前記受電極は、前記ダクトの流路断面を横切って配置されることを特徴とする請求項１に記載の集塵装置。
3. 前記受電極は、前記ダクトの筒軸方向に複数設けられ、前記放電極は複数の前記受電極の間隔に配置されなることを特徴とする請求項２に記載の集塵装置。

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