JP2008523978A - セルフクリーニング及び電圧制御式の静電ろ過方法及び静電ろ過装置 - Google Patents

Abstract

本発明によるシステムにより、圧力損失をまったく発生させずに、かつ、このシステムを分解することなしに、電解ろ過設備をクリーニングすることができる。このろ過電圧は、ブレークダウン限度値に近い最大値に維持される。
このシステムは、管（４）と高電圧電極（３）とを含む各アセンブリを装備することから構成されており、このアセンブリの一端に音波発生器（１３）が配置されており、ろ過処理を停止させるときに粉塵を落下させ、粉塵を回収室（１４）と抽出器（１５）とを含む回収システムにより吸引してもよい。本発明は、有毒な粉塵を含むあらゆる設備に適用できる。

Description

本発明は、有毒、無毒を問わず、流体中に浮遊する粒子など粉塵を発生させる産業用設備の分野に関する。すなわち、有機の放射性廃棄物、有毒な産業用廃棄物、または危険な原料など、危険な材料の熱処理方法の場合などである。本発明はまた、電磁ろ過装置の分野にも関わる。

前述の産業用設備の多くにおいて、浮遊する粉塵または粒子が認められる流体を処理する設備に入るために、極めて効率的なろ過システムを備える必要性がある。

従来、多数のろ過システムがある。これらのろ過システムは、機械式装置を用いるシステム、流体を用いるシステム、及び物理的現象を用いるシステムといった３つの種類に区分することができる。

機械式装置を用いるシステムは、スリーブ・フィルタ、ポケット・フィルタ、粒状フィルタなどの物理的・機械的な効率的なバリヤを用いる。しかしながら、これらの方法の適正な処理に不利となる可能性がある圧力損失をこの設備の回路に発生させてしまい、さらに、このろ過に特に使用される実際の機械式設備で具現化される二次廃棄物も発生させてしまう。ろ過温度は、フェルト、テフロンなどのようなフィルタ構造物の性質により制限される。

流体を用いるシステムは、流体中でこれらの粉塵を回収する洗浄システムに関連する。これらの流体システムも非常に効率的なものであって、圧力損失をほとんど発生させないが、しかし、下流側において処理する必要のある汚染流体または有毒流体をさらに多く発生させてしまう。有毒ガスが発生する方法の場合には、排出物を処理するさらなる方法を下流側に施さねばならないことにより、この種の手法の利点が大きく低下してしまう。

物理的現象を用いるシステムは一般に効率が下がるが、しかし、圧力損失も、また二次廃棄物も発生させない。静電ろ過は、これらの手法の１つであって、長い間原則的に平行六面体の幾何形状で利用されてきた。この種の装置では、一般に、設備の金属部分を打つハンマー（hammer）を用いて粉塵を放出させることにより、ろ過成分の「デクロギング（declogging）」と呼ばれるクリーニングを続ける必要がある。

本発明の目的は、上述のものとは異なる種類のクリーニングを提案することにより、以上の欠点の改善方法を見出して、このシステムに最適な電圧処理（voltage operation）を提供することである。

この目的のための本発明の第１の主課題は、管内に剛性の電極を配置した静電ろ過方法である。本発明によると、この装置内部のクリーニングは、この管内に音波を拡散させることにより行われる。

本発明により、粉塵の直接の吸引及び回収を続けることができる。

後者の特定のケースは、音波を拡散させることと、粒子を吸引することを同時に続けることとを含む。放出されるアークの数に応じて、高電圧電極の電圧をサーボ制御する制御手段が利用できる場合には、高電圧電極に印加される電圧を決められた低電圧しきい値から、クリーニングを開始することで、上記方法の自動化が意図されている。

この方法は具体的適用として、流体的に（fluidically）いくつかの管を並列に配置することと、巡回置換（circular permutation）によってこれらの管を交互にクリーニングすることとを含む。

本発明の第２の主課題は、管内に剛性の電極を配置した静電ろ過装置である。本発明により、この管の一端に配置された音波発生器（sound generator）を使用して、管及び電極（これが中空電極である場合）中に音波を生じさせる。

この音波発生器が金属製末広コーンを有すると非常に有利である。

ろ過される流体の入口を、管の下端に設け、出口をこの管の上端に設けると有利である。このアセンブリは、上記入口に入口弁（inlet valve）、また上記出口に出口弁（outlet valve）を設け、しかも、上記出口のパージ入口弁と、この管の下端に設けられたクリーニング・コンジット上のパージ出口弁を、保持室（retention chamber）及び抽出器の上流側に設けて、完成されると有利である。

複数の管を並列に使用する方法を用いると、分配マニホルドにより管に流体を送り込み、また回収マニホルドにより管の上記出口にて流体を回収することができる。その場合、この集塵アセンブリは、すべての管に共通であるかもしれない上記回収室と上記抽出器から構成される。

本発明及び本発明の様々な技術的特徴は、以下のいくつかの図面とともに、それぞれ以下の説明を読むことにより、よりよく理解されよう。

図１を参照すると、本発明によるろ過方法及びろ過装置は、標準的な管構造物を再現している。この構造物では、内部温度が１４０°Ｃ未満である管４の下部に設けられた入口１を通って粉塵混入流体が導入される。管４の内部では、高電圧電極３が絶縁体（isolator）５によって支持されている。この高電圧電極３は、その全長の大部分で接地される対電極を形成している。ろ過された流体は、管４の上部に設けられた出口２を通って出る。このガス流量が比較的に高い場合には、電極３は、剛性のものであるか、またはしっかりと取り付けられなければならない。

高電圧発生器６は、高電圧電極３に電力を供給するものであり、高電圧電極３と管４との間に発生するアークを検出できるようなコンピュータを備える制御手段７に接続されている。制御手段７を用いれば、例えば高電圧電極３中の低電圧しきい値に対して相対的に、音波発生器１３（後述する）を制御することが可能である。アークの通過中、高電圧発生器６は、直列に取り付けられた抵抗器８により消散エネルギーから保護される。高電圧電極３に印加される電圧値は、単位時間当たりのこの構造物中で検出されたアークの数に応じて、サーボ制御される。それにより、このろ過システムの最大効率を実現するために、上記電圧値を最適値に保つことが可能となる。

このフィルタが詰まると、その印加電圧の最適値がドリフト（変動）するため、定期的にクリーニングする必要がある。

この目的のため、入口１は入口弁９を有し、また出口２は出口弁１０を有している。さらに、出口２は、パージ入口弁１１による、さらなる開放入口を装備している。さらに、管４の下端に設けられたクリーニング・コンジット１６は、パージ出口弁１２を有している。

クリーニングの間、入口弁９と出口弁１０を閉じ、また、高電圧発生器６を停止させる。次に、保持室１４の先におかれた、クリーニング・コンジット１６の末端に設けられている抽出器１５を作動させ、かつ、パージ出口弁１２を開く。

管４の上部において、電極３及び絶縁体５の上に設けられた音波発生器１３を始動させて、決められた周波数の音波を送り出せるようにして、電極３（中空の電極である場合）の共鳴と、管４の共鳴を共に実現する。これにより、管４内に閉じ込められた粉塵が放出され、管４の下端へと抜ける。

逆止め弁を装備したパージ入口弁１１を開くと、空気が、上端から下方に、管４の下端に向かって流れる。これにより、このフィルタの内部温度と同一の温度に耐えられるように構成された保持容器１４に向けて、粉塵が強制的に運ばれる。この処理は、音波発生器１３が、確実にパージ入口弁１１の開放と同時に作動しないようにして、数回繰り返されてもよい。

回収容器１４内への粉塵の回収が完了すると、パージ入口弁１１とパージ出口弁１２が閉じられる。次に、高電圧発生器６を再び作動させて、入口弁９と出口弁１０を開く。密封された保持室１４は、これらの粉塵を閉じ込めておきながらも、取り外せるようになっている。このアセンブリの金属壁にぶつかるハンマーを含め、補助クリーニング・システムが所定の場所に設けられることがある。

管４内での音波の伝達経路（channeling）が図２に説明されている。音波発生器１３は、金属製末広コーン１７を含む。音波発生器１３は、この末広形状を展開する絶縁体５（セラミックでできている場合もある）に配置されている。剛性の電極３は中空であって、パターン１８の穴をあけられていることによりその質量を抑えかつその放射率を高め、また電極３の端部には、センタリング手段２０により保持される先細上部１９が付けられている。このような先細形状を用いることにより、電極３の内部に音波の伝達経路を設けることが可能となる。センタリング手段２０と、電極３の先細部分１９を用いると、音波は、管４内で、電極３の内側と外側のいずれにも広がることがある。音波発生システムを作動させると、粉塵は位置に関係なく放出される。この音波発生システムやろ過アセンブリの内部にはバリヤはまったく設けられず、従って音波の減衰、ひいてはこの音波発生システムの効率低下を避けることができる。

図３を参照すると、ろ過について停止をまったく許容しない産業用システムでは、管４を複数、一連として配置して、並列に取り付けることがある。そして、管４を相互に巡回置換させることによりクリーニングが体系的に行われ、この室を絶え間なく最適な効率で動作させる。

複数の管４を並列に使用する方法を用いることにより、これらの管４を別々にクリーニングすることが意図される。すなわち、この一連の配置された弁を用いて回路から管４を隔離した後で、管４のクリーニングが行われる。

入口マニホルド２５は、管４すべてに流体を送る。管４はそれぞれ、管４の上流側と下流側に配置された２つの隔離弁２８、３０を装備している。さらに、出口マニホルド２６は、それぞれの管４の出口を受ける。一対の隔離弁を閉じると、保持室１４と抽出器１５によって形成されるアセンブリが始動し、また、管４のそれぞれの基部に付けられかつパージ弁１２を装備しているクリーニング・コンジット２９を介し、対応する管４内に負圧が発生する。次いで、関連する管４に対して音波発生器１３を作動させてもよい。

この種のシステムを用いることにより、ろ過効率を、クリーニングの周期性により定められる値に維持できることがわかる。図４に、４ｋｇ／時間の有機廃棄物で約２５０Ｎｍ^３／時間のガスを発生させるごみ焼却炉に取り付けられた直径３５０ｍｍ、高さ４メートルのろ過管の効率変化を示す。この効率変化は、音波発生器１３で加えられる電力の関数として示される。ポイント１は、６７ｋＶの印加電圧に対して、９９．６％の初期効率に対応する。この電圧が一定である場合には、この電力は、時間の経過とともに、自然に低下して、ポイント４にて、９４％よりも低い効率をもたらす値に達するようになる。制御ループが作動すると、電圧は上昇して、３２５分にて７５ｋＶを超え、３３０分にて８０ｋＶで安定し、９９％よりも大きい効率を得る。電極３の電圧は、つねに、ブレークダウン前の最大許容電圧にある。電圧レベルを制御することにより、電圧は、時間の経過とともに低下する。電極３に印加する電圧を決められた低電圧しきい値からクリーニングを開始させて、上記方法を自動化することが提案されている。しかしながら、６時間ごとに、このシステムをクリーニングすると最適な効率がもたらされることがわかる。

前述の装置を介した音波適用によるクリーニングは、この構造物を開放する必要なしに、粉塵を、その総質量の９９％よりも多く回収することができる。行われた観測によれば、このようなクリーニングは、放電極上または放電極中よりも、集電極上の方がいっそう効率的であることがわかっている。この保持システムにおいては、これらの粉塵のすべてがフィルタの外で回収される。

本発明による装置の第１の実施形態の全体図である。 図１に示される装置の詳細図である。 本発明による装置の第２の実施形態である。 測定された効率変化を電力の関数として図示したものである。

Claims (8)

1. 管（４）内に高電圧電極（３）が配置された静電ろ過方法であって、前記管（４）の内部と、前記高電圧電極（３）が中空電極である場合には前記高電圧電極（３）の内部と、を定期的に音波を用いてクリーニングすることを含み、粉塵を直接回収するためにその流れの吸引を続けることを含むことを特徴とする方法。
2. 前記吸引が、音波による前記クリーニングと同時に行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 放出されるアークの数に応じて前記高電圧電極（３）の電圧をサーボ制御するために前記電圧を制御する制御手段を装備した方法であって、前記クリーニングが前記制御手段により低電圧しきい値から自動的に実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 流体的に並列に配置された前記管（４）を複数用いて、前記管（４）が、前記ろ過を停止させることなく、巡回置換によりクリーニングされるようにすることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 管（４）内に配置された高電圧電極（３）を使用する静電ろ過装置であって、前記管（４）内で音波を発生させるために、前記管（４）の一端に配置された音波発生器（１３）を備えることを特徴とする静電ろ過装置。
6. 前記音波発生器（１３）が金属製末広コーン（１７）を有することを特徴とする請求項５に記載の静電ろ過装置。
7. 前記管（４）の下端に入口（１）、前記管（４）の上端に出口（２）、前記入口（１）に入口弁（９）、前記出口（２）に出口弁（１０）、前記出口（２）にパージ入口弁（１１）、及び、保持室（１４）と抽出器（１５）とを装備したクリーニング・コンジットにパージ出口弁（１２）、を含むことを特徴とする請求項５に記載の静電ろ過装置。
8. 流体的に並列に配置され、流体が入口マニホルド（２５）及び出口マニホルド（２６）を介して送り込まれ、上流側と下流側に配置された２つのパージ弁（９、１０）により隔離される前記管（４）を複数使用することを特徴とする請求項５に記載の静電ろ過装置。

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