JP2009072743A - 移動電極式電気集塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長期間の運転によっても無端チェーンの伸びが小さく、かつ集塵性能を高くすることができる移動電極式電気集塵装置を提供する。
【解決手段】集塵極板１を懸架した無端チェーン２を周回させることによって集塵極板１を周回移動させ、放電極３からのコロナ放電によって前記集塵極板１にガス中のダストを捕集するようにした移動電極式電気集塵装置において、放電極３に印加する電圧のリップル率を１０％以下にしたことを特徴とする。リップル率が１０％以下の高電圧直流電源を得るための電源装置１１としては例えば半導体スイッチを装備した高周波高電圧発生装置を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は電気集塵装置に係り、特に移動電極式の電気集塵装置に関する。

従来、この種の移動電極式電気集塵装置は図６に示すように、複数枚の集塵極板１，１，……の両端部が一対の無端チェーン２，２に連結され、この無端チェーン２，２を周回させることによって、集塵極板１，１，……を周回移動させる。周回移動する集塵極板１，１，……に所定の間隔を空けて放電極３が配置されており、放電極３に高電圧を印加することによって、放電極３からコロナ放電が発生する。このコロナ放電によってガス中のダストが帯電し、集塵極板１，１，……に捕集される。

集塵極板１，１，……の移動経路には回転ブラシ４が定置されており、各集塵極板１が回転ブラシ４の位置を通過する都度、各集塵極板１に捕集されたダストが回転ブラシ４によって剥離除去される。このため、集塵極板１，１，……には捕集されたダストが一定の厚み以下に維持される。したがって、移動電極式電気集塵装置は、所定の厚み以上に堆積すると逆電離現象によって集塵性能が著しく低下する高抵抗ダスト用の電気集塵装置として特に有用である。

コロナ放電によって集塵極板１，１，……に流れる放電電流は無端チェーン２，２を介して地絡される。すなわち、無端チェーン２，２を周回させるための駆動用スプロケット５、従動ローラ６及び回転ブラシ４はそれぞれケーブル７，８，９を介して電気的に接地されている。したがって、集塵極板１，１，……に流れる放電電流は無端チェーン２，２を介して駆動用スプロケット５、従動ローラ６及び回転ブラシ４のいずれかに流れ、ケーブル７，８，９を介して地絡される。

ところで、この種の移動電極式電気集塵装置では可動部が多いために、無端チェーン２，２や駆動用スプロケット５、従動ローラ６などの磨耗が激しく、使用寿命が短いという欠点がある。磨耗の原因としては機械的なものと放電電流が流れた時の局部的な電食が考えられ、電食による磨耗がかなりの比率を占めている。

特許文献１には、このような移動電極式電気集塵装置において、無端チェーンに流れる放電電流が駆動用スプロケット、従動ローラに到達しないようにして電食による磨耗を抑制し、駆動用スプロケット、従動ローラの使用寿命を延ばす技術思想が開示されている。
特開平５−６４７５４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものは駆動用スプロケット、従動ローラの使用寿命を延ばすことはできるが、無端チェーンに流れる放電電流を抑制するものではない。このため、無端チェーン自体で放電電流による電食が依然として進行し、磨耗によって無端チェーンが伸び、運転に支障を来たすという問題点があった。無端チェーンに流れる放電電流が小さくなるように運転すれば、無端チェーンの伸びを抑制することができるが、その分、放電極に印加する電圧を下げなければならず、集塵性能が低下する。

本発明の目的は上記従来技術の欠点を改善し、長期間の運転によっても無端チェーンの伸びが小さく、かつ集塵性能を高くすることができる移動電極式電気集塵装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る移動電極式電気集塵装置は、集塵極板を懸架した無端チェーンを周回させることによって前記集塵極板を周回移動させ、放電極からのコロナ放電によって前記集塵極板にガス中のダストを捕集するようにした移動電極式電気集塵装置において、前記放電極に印加する電圧のリップル率を１０％以下にしたことを特徴とする。

リップル率が１０％以下の高電圧直流電源を移動電気集塵装置に用いれば、同一の平均電圧を放電極に印加した場合でも、ピーク電圧に起因する放電電流を大幅に下げることができ、その分、スパークも生じ難くなり、電食による無端チェーンの磨耗を抑制することができる。このため、放電極に印加する高電圧直流電源の平均電圧を上げることが可能となり、集塵性能を向上させることができる。

図１は本発明に係る移動電極式電気集塵装置の実施形態を示す正面図である。図１において図６と同一の符号を付した要素は従来技術と同一であり、説明を省略する。本実施形態においては、図６に示した移動電極機構が一定の間隔で複数に並列しており、各移動電極機構の間にも放電極３が配置されている。

各放電極３は電源ケーブル１０によって電源装置１１と接続している。電源装置１１からの給電によって、各放電極３にはリップル率が１０％以下の高電圧が印加され、各放電極３からコロナ放電が発生する。

リップル率とは図２に示した直流の電圧波形において、平均電圧をＶ_av、ピーク電圧をＶ_p、ボトム電圧をＶ_bとした時に、リップル率＝（Ｖ_p−Ｖ_b）／Ｖ_avで算出される百分率である。

電気集塵装置においては放電極に印加する電圧が高いほど集塵空間における電界強度を大きくすることができ、集塵性能が向上する。この放電極に印加する電圧としては、実務上図２に示した平均電圧Ｖ_avが用いられる。ところで、本発明者の検討結果によれば、移動電極式電気集塵装置においては、前記した無端チェーン２の磨耗による伸びが、放電極３に印加する電圧のリップル率によって大きく変化することが判明した。

従来の移動電気集塵装置用の電源は、単相の商用周波数（５０〜６０Ｈｚ）のものを半波整流した周波数が１００〜１２０Ｈｚのものを高電圧直流電源として用いている。しかしながら、この商用電源を単に半波整流しただけの高電圧直流電源は、図３に示した電圧波形Ａのようにピーク電圧とボトム電圧との差が大きくなり、リップル率が８０％程度と非常に大きい。したがって、このような高電圧直流電源を例えば平均電圧７０ｋＶで放電極に印加した場合には、ピーク電圧が９８ｋＶ程度となる。

すなわち、このような高電圧直流電源を用いた移動電気集塵装置においては、高いピーク電圧に起因する放電電流が約１０ｍｓ（ミリセコンド）の頻度で、集塵極板を介して無端チェーンに流れることになり、この放電電流の繰り返しによって無端チェーンが電食され、磨耗を早める。また、高いピーク電圧を持つ電源は放電極３と集塵極板１との間にスパークを生起させ易く、スパーク時に流れる大きな火花放電電流によって、チェーン相互の接触部に電食が生じ、磨耗を加速させる。集塵性能を高めるために放電極に印加する高電圧直流電源の平均電圧を上げるほど、このような無端チェーンに対する電食が促進する。

一方、図３に示した電圧波形Ｂのようにリップル率が８％程度の高電圧直流電源ではピーク電圧が小さく、高電圧直流電源を例えば平均電圧７０ｋＶで放電極に印加した場合でも、ピーク電圧は７３ｋＶ程度である。したがって、このようにリップル率が１０％以下の高電圧直流電源を移動電気集塵装置に用いれば、同一の平均電圧を放電極３に印加した場合でも、ピーク電圧に起因する放電電流を大幅に下げることができ、その分、スパークも生じ難くなり、電食による無端チェーン２の磨耗を抑制することができる。このため、放電極３に印加する高電圧直流電源の平均電圧を上げることが可能となり、集塵性能を向上させることができる。
なお、リップル率が１０％以下の高電圧直流電源を得るための電源装置としては例えば半導体スイッチを装備した高周波高電圧発生装置を用いることができる。

図６に示した移動電気集塵装置と同様の実験装置を用いて、放電極３に印加する高電圧直流電源のリップル率とスパーク発生頻度との関係を調べた。実験装置は駆動用スプロケット５と従動ローラ６との中心間距離が５ｍであり、一対の無端チェーン２，２に１２枚の集塵極板１（幅２ｍ×高さ１ｍ）を懸架したものを用いた。また、無端チェーン２の周回幅は４６ｃｍであり、この周回幅の中央に放電極３が配置されているので、集塵極板１と放電極３との間隔は２３ｃｍである。

この実験装置にダスト濃度５ｇ／ｍ^３、温度８０℃の排ガスを導入し、無端チェーン２，２の移動速度を０．５ｍ／分、放電極３に印加する高電圧直流電源の平均電圧を７５ｋＶに統一して運転した。放電極３に印加する高電圧直流電源としてリップル率が５％、１０％、２０％、５０％、８０％の５種類のものを用いて実験した。

図４は実験結果を示すグラフであり、横軸は高電圧直流電源のリップル率、縦軸は発生したスパーク回数を示す。なお、スパークとは集塵極板１と放電極３との間で生起される火花放電であり、このスパークが発生すると電源装置に装備した電流計の指示値が瞬時的に上昇するので、その発生回数をカウントすることができる。図４で明らかなように高電圧直流電源のリップル率が５％、１０％の場合には、スパークはほとんど発生せず、リップル率が大きくなるに従ってスパーク回数が急激に増加する。この実験結果が得られた理由は、リップル率が大きい高電圧直流電源においては、前記したようにピーク電圧が高くなり、スパークが発生し易いためと考えられる。そしてスパークの発生は放電電流の瞬時的な上昇をもたらし、無端チェーンの電食を加速させる。

図５はスパーク回数とチェーン伸び率の関係を示すモデル図である。この図５は上記実験装置を上記の条件で１０万時間、運転した場合の推定値であり、図５において領域Ｃは無端チェーンを駆動することによる機械的な磨耗による伸び率を表わしており、領域Ｄは電食による伸び率を表わしている。電食による伸び率はスパーク回数にほぼ比例して上昇すると推定され、リップル率が８０％でスパーク回数が１００回／分の場合には１０万時間の運転で無端チェーンの伸び率が使用寿命の限度に近い１．５％に達する。一方、本発明のごとくリップル率が１０％以下の場合にはスパークほとんどは発生しないため、無端チェーンの伸び率は機械的な磨耗による０．５％程度に止まり、リップル率が８０％の場合に比べて無端チェーンの伸び率を約３分の１に抑えることができる。

本発明に係る移動電極式電気集塵装置の実施形態を示す正面図である。 リップル率の説明図である。 高電圧直流電源の電圧波形を比較した説明図である。 実験結果を示すグラフである。 スパーク回数とチェーン伸び率の関係を示すモデル図である。 移動電極式電気集塵装置の基本構成を示す斜視図である。

符号の説明

１………集塵極板、２………無端チェーン、３………放電極、４………回転ブラシ、５………駆動用スプロケット、６………従動ローラ、７，８，９………（接地）ケーブル、１０………電源ケーブル、１１………電源装置。

Claims (1)

1. 集塵極板を懸架した無端チェーンを周回させることによって前記集塵極板を周回移動させ、放電極からのコロナ放電によって前記集塵極板にガス中のダストを捕集するようにした移動電極式電気集塵装置において、前記放電極に印加する電圧のリップル率を１０％以下にしたことを特徴とする移動電極式電気集塵装置。

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