JP2009220066A

JP2009220066A - 湿式電気集塵器及び湿式電気集塵器の運転方法

Info

Publication number: JP2009220066A
Application number: JP2008069519A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Hirota; 広田　　守; Kazumi Fujii; 和美藤井; Mitsuaki Yanagida; 光昭柳田; Nobuhiko Shiromaru; 信彦白丸
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2009-10-01

Abstract

【課題】本発明の目的は、集塵極の表面に形成される水膜が火力発電プラントの運転状況に係わらずに所望のｐＨの範囲内となるように洗浄して、集塵極を構成する金属材料の腐食を防止する簡単な構成の湿式電気集塵器を提供することにある。
【解決手段】本発明の湿式電気集塵器１００は、筐体１の内部で洗浄水を噴霧するノズル５を有し該洗浄水を前記筐体に供給する洗浄水の供給配管２２と、この洗浄水の供給配管２２に設置された第１のバルブ１５と、放電極２に面した集塵極３の表面に形成される洗浄水の水膜７の電気伝導度を検出するセンサ６と、このセンサ６で検出した水膜の電気伝導度を測定する測定装置１９と、前記測定装置１９で測定された水膜の電気伝導度の測定値と予め設定した電気伝導度の基準値との比較に基づいて前記第１のバルブ１５を開閉操作する指令信号を出力して洗浄水を筐体１の内部に噴霧させる制御装置２０を備えて構成した。
【選択図】図５

Description

本発明は湿式電気集塵器及び湿式電気集塵器の運転方法に関し、集塵極表面の水膜の電気伝導度を測定値に基づいて洗浄水の噴霧を制御する湿式電気集塵器及び湿式電気集塵器の運転方法に関するものである。

湿式電気集塵器は火力発電プラントに備えられたボイラから排出される排ガスを浄化する装置として使用されている。この湿式電気集塵器の機構は、排ガスを放電極から集塵極へ直流高電圧を印加した状態で連続的に通すように構成されている。

この時、湿式電気集塵器の放電極から集塵極にはコロナ放電が発生しており、排ガス中に含まれているＳＯ３やミストは負に帯電し、クーロン力により集塵極へ強制的に付着させることができる。

湿式電気集塵器はその後、集塵極表面の付着したＳＯ３やミストを水で洗浄し、その排水を処理することで排ガスを浄化するように構成している。

湿式電気集塵器に流入する排ガスにはＳＯ３が多く含まれ、水と反応して直ちに硫酸が生成される。

そのため、湿式電気集塵器内の水のｐＨは低く、湿式電気集塵器の集塵極に金属材料を適用するに際しては高耐食材料のステンレス鋼やニッケル基合金が使用されている。

また、湿式電気集塵器の集塵極に金属材料を適用しない場合は、金属材料へのコーティングの適用、樹脂材料の使用等の対応があるが、メンテナンスの問題やスパークによって樹脂材料に火災が発生する可能性がある。

さらに、湿式電気集塵器の集塵極の表面に付着したＳＯ３やミストを水で洗浄する洗浄水の噴霧には、連続して洗浄水を吹きかける方法と、一定間隔毎に洗浄水を噴霧する方法に別けることができる。

洗浄水を集塵極に連続で噴霧する方法は硫酸等の濃縮を抑制して集塵極を構成する金属材料の腐食を回避できるが、洗浄水の使用量や排水処理費用も多くなり、また洗浄水を連続して供給させるポンプの駆動費用も増加する。

それに対して、一定間隔毎に洗浄水を集塵極に噴霧する方法は、洗浄水の噴霧を停止した時に集塵極表面の水膜で硫酸等が濃縮するので、集塵極の金属材料が腐食し易く高耐食性材料の適用が避けられないが、洗浄水の使用量、排水処理費用、ポンプの駆動費も少なくて済み経済的である。

また、火力発電プラントが運転停止中は湿式電気集塵器は外気と接触しているため、湿式電気集塵器の内部は乾燥しやすい。湿式電気集塵器の内部に不揮発性の硫酸が付着したまま火力発電プラントの運転が停止すると水分が蒸発して硫酸濃度が上昇し、集塵極を構成する金属材料の耐えうるｐＨよりも低下すると金属材料は腐食することになる。

この対策としては、火力発電プラントの運転が停止する前に洗浄水による集塵極の十分な洗浄を行うことによって集塵極を構成する金属材料の腐食はある程度防ぐことは可能となるが、単純に洗浄水を噴霧する洗浄だけでは硫酸を完全に除去できないため、火力発電プラントの運転停止中に集塵極を構成する金属材料の腐食を完全に防ぐことは不可能である。

ところで、特開平８−１０８０９４号公報に記載された湿式電気集塵器の技術では、電極間の漏れ電流と排ガスの湿度及び温度から算出する電極に付着した粉塵の厚みに基づいて洗浄水による洗浄時期を算定して湿式電気集塵器の集塵極を洗浄する技術が開示されている。

また、特開平８−２２２３５３号公報に記載された電気集塵器の技術では、放電用電極間の静電容量を測定して放電用電極の劣化度合い、若しくは運転状況を判定する技術が開示されている。

特開平８−１０８０９４号公報特開平８−２２２３５３号公報

しかしながら、特開平８−１０８０９４号公報に記載された湿式電気集塵器の技術では、電極に付着した粉塵の厚みを算出するために測定すべき検出対象が多いために電極の洗浄を行う洗浄システムが非常に複雑な構成となり、湿式電気集塵器の設備が大型化して設備コストを要するという問題がある。

また、特開平８−２２２３５３号公報に記載された電気集塵器の技術では、放電用電極の劣化度合いを判定することは可能であるが、しかしながら集塵極の劣化状況を測定することが出来ない。

本発明の目的は、湿式電気集塵器に設置された集塵極の表面に形成される水膜が火力発電プラントの運転状況に係わらずに所望のｐＨの範囲内となるように洗浄して、集塵極を構成する金属材料の腐食を防止する簡単な構成の湿式電気集塵器及び湿式電気集塵器の運転方法を提供することにある。

本発明の湿式電気集塵器は、排ガスを流下させる筐体と、この筐体の内部に設置された放電極及び集塵極と、これらの放電極及び集塵極に直流電圧を印加する電源とを備え、火力発電プラントから排出される排ガスを浄化する湿式電気集塵器において、前記湿式電気集塵器は、この筐体の内部で洗浄水を噴霧するノズルを有しており該洗浄水を前記筐体に供給する洗浄水の供給配管と、この洗浄水の供給配管に設置された第１のバルブと、放電極に面した前記集塵極の表面に形成される洗浄水の水膜の電気伝導度を検出するセンサと、このセンサで検出した水膜の電気伝導度を測定する測定装置と、前記測定装置で測定された水膜の電気伝導度の測定値と予め設定した電気伝導度の基準値との比較に基づいて前記第１のバルブを開閉操作する指令信号を出力して洗浄水を筐体の内部に噴霧させる制御装置とを備えていることを特徴とする。

本発明の湿式電気集塵器の運転方法は、排ガスを流下させる筐体と、この筐体の内部に設置された放電極及び集塵極と、これらの放電極及び集塵極に直流電圧を印加する電源とを備え、火力発電プラントから排出される排ガスを浄化する湿式電気集塵器の運転方法において、放電極に面した前記集塵極の表面に形成される洗浄水の水膜の電気伝導度をセンサによって測定し、この測定された水膜の電気伝導度の測定値と予め設定した電気伝導度の基準値との比較に基づいて前記筐体に洗浄水を供給する配管に設置した第１のバルブの開閉を操作して前記筐体の内部に洗浄水を噴霧させるように制御することにより、前記水膜のｐＨを所望の値に調節することを特徴とする。

本発明によれば、湿式電気集塵器に設置された集塵極の表面に形成される水膜が火力発電プラントの運転状況に係わらずに所望のｐＨの範囲内となるように洗浄して、集塵極を構成する金属材料の腐食を防止する簡単な構成の湿式電気集塵器及び湿式電気集塵器の運転方法が実現できる。

本発明の実施例である湿式電気集塵器について図面を引用して以下に説明する。

次に本発明の第１実施例である湿式電気集塵器について図５を用いて説明する。

図５に示した本発明の第１実施例の湿式電気集塵器１００は、該湿式電気集塵器１００の容器を構成して排ガスを流下させる筐体１と、この筐体１の内部に配設された複数の放電極２と、これらの放電極２に面して該筐体１の中央部に配設された集塵極３と、前記筐体１の外側に配設されて前記放電極２をマイナスに、前記集塵極３をプラスになるように直流電圧を数１０ｋＶ印加する電源４とを備えている。

また、これらの放電極２に面した筐体１の内壁は、前記集塵極３と電気的に繋がっておりアースにも接続されていることから、前記集塵極３と同じ機能を有している。

そして放電極２と集塵極３とに直流電圧を印加して前記放電極２と集塵極３との間に発生させたコロナ放電作用によって、火力発電プラント５０のボイラ（図示せず）から排出され、この筐体１に取り付けられた配管３９を通じて該筐体１の内部に導かれた排ガス９に含まれたＳＯ３や微粒子を集塵極３（集塵極３と同じ機能を有する筐体１の内壁も含む）に付着させる。

このＳＯ３や微粒子を集塵極３に付着させて除去し浄化された排ガス１０は前記筐体１から煙突（図示せず）を通じて大気に排出される。

湿式電気集塵器１００の筐体１には、外部から筐体１を貫通して洗浄水６を筐体１の内部に供給するバルブ１５を備えた配管２２が配設されており、筐体１の内部に配設された配管２２にはバルブ１５を開操作して供給された洗浄水６を噴霧する複数のノズル５が設置されている。

そして前記したコロナ放電作用によって放電極に面した集塵極３に付着した排ガス９中のＳＯ３は、ノズル５から噴霧した洗浄水６と反応して直ちに硫酸を生成し、排ガス９中の微粒子とともに集塵極３の外面（放電極に面した筐体１の内壁面も集塵極３として以後説明してある）に付着して水膜７を形成する。

集塵極３の外面に形成された水膜７は筐体１の下方へ流れて前記筐体１の底部に廃液８として集められる。

筐体１の底部には廃液８を外部に排出する配管１２と、この配管１２に設置されたバルブ１１が配設されており、前記筐体１の底部に溜まった廃液８は後述する制御装置２０からの指令信号によってバルブ１１を開弁操作することで、この廃液８は配管１２を通じて外部の廃水処理装置（図示せず）に排出して処理する。

前記筐体１の胴部を構成する内壁面には集塵曲である筐体１の内壁面に形成される水膜７の電気伝導度を計測するセンサ１６が設置されている。

電気伝導度の測定に際しては、集塵極３の表面に形成される水膜７の電気伝導度を測定するために放電極に面した筐体１の胴部壁の位置に電気伝導度を計測するセンサ１６を設置する構造とする。

尚、筐体１の胴部壁に取り付ける電気伝導度を計測するセンサ１６は、メンテナンスを考慮してこの電気伝導度を計測するセンサ１６が筐体１の胴部壁の外部から容易に取り外し可能な構造とする。

即ち、電気伝導度を計測する前記センサ１６は、固定手段であるボルト２１ａとナット２１ｂによって筐体１の胴部壁にセンサ１６が着脱自在に取り付けられる構造を採用することによって、必要に応じてセンサ１６を筐体１の胴部壁から取り外してメンテナンスすることが容易となる。

そして筐体１の胴部壁に取り付けられたセンサ１６は、その先端に形成された複数のセンサ先端部１７が筐体１の内壁面（集塵極３）に面するように配置されており、この集塵極３の表面に形成される水膜７と前記センサ先端部１７とが接するように構成して、この集塵極３の表面に形成される水膜７の電気伝導度を前記センサ先端部１７で計測する。

そして火力発電プラントの運転時には、センサ１６のセンサ先端部１７に接している前記集塵極３に形成された水膜７の電気伝導度をこのセンサ１６によって測定する。

また、湿式電気集塵器１００には、センサ先端部１７で水膜７の電気伝導度を検出するセンサ１６と、このセンサ１６で検出した水膜７の電気伝導度を測定する測定装置１９との間に保安器１８が接続されており、この保安器１８を経由してセンサ１６から伝達された水膜７の電気伝導度が前記測定装置１９で測定されて制御装置２０に入力される。

そして前記制御装置２０では、測定装置１９から入力した電気伝導度の測定値とその設定値との比較に基づいて配管２２のバルブ１５の開閉を制御する指令信号を出力するように構成されている。

運転中の湿式電気集塵器１００では、筐体１の内部に設置した放電極２から集塵極３にスパーク現象が起こるため、電気伝導度を測定するセンサ１６と測定装置１９との中間には異常な過電圧が入力した場合にこの過電圧を外部に逃がす保安器１８を設置して、電気伝導度のセンサ１６と測定装置１９との間に過電圧が入らない機能を持たせている。

本実施例の保安器１８は、図１１に示すようにセンサ１６と測定装置１９との間に設置されているので、通常時はアース回路３３にアース電流は流れるが、センサ１６にスパークのような異常な電流が流れた時には発生した過電流を保安器１８からアース回路３４に流れるように構成されているので、測定装置１９の破損が防止され、センサ１６で検知する水膜７の電気伝導度の測定を安定して測定することが可能となる。

電気伝導度の測定は、センサ１６と測定装置１９との間に保安器１８を設置してセンサ１６のセンサ先端部１７で検出した水膜７の電気伝導度を測定装置１９に送ることによって測定され、この電気伝導度の測定信号を前記測定装置１９から制御装置２０に入力させる。

本実施例の湿式電気集塵器１００に設置されている制御装置２０は、図１２にこの制御装置２０の詳細な構成を示したように、制御装置２０に演算装置２０ａと設定装置２０ｂとを備えた構成であり、センサ１６によって検出され測定装置１９を経由して制御装置２０に送られてくる水膜７の電気伝導度の測定信号は、前記制御装置２０に備えられた演算装置２０ａに入力する。

また前記制御装置２０に備えられた前記設定装置２０ｂには、湿式電気集塵器１００の筐体１の内部に設置された集塵極３や放電極２、或いは筐体１の壁面に使用する金属材料について腐食を抑制することができる電気伝導度の値を電気伝導度の基準値としている。

ここで、金属材料の腐食に関係する水の電気伝導度について説明すると、図１に２５℃における硫酸のｐＨと電気伝導度との関係を特性カーブとして示したように、例えば高耐食ステンレス鋼については水のｐＨが腐食が問題になるｐＨ１以下になると水の電気伝導度は急激に増加する。これは、水素イオンの電導度が他のイオンに比較して非常に大きいという性質を有しているからである。

この理由は水溶液中では水素イオン自体は動くこと無しに水素結合とＯ−Ｈの共有結合の交代、即ち電子の移動のみによって達成できるためである。したがって、ｐＨ１以下においては電気伝導度を指標として水の大まかなｐＨを推定することができることになる。

この原理を利用することで、火力発電プラント５０から排出されて湿式電気集塵器１００の筐体１の内部に流入する排ガスに含まれたＳＯ３が水膜７に溶け込んで硫酸となる水のｐＨの状況について、この湿式電気集塵器１００の筐体１の内部の放電極２に面して配設された集塵極３の表面に形成される水膜７の電気伝導度をｐＨに置き換えてセンサ１６のセンサ先端部１７を水膜７と接触させて測定することができる。

そして、このセンサ１６で検出した水膜７の電気伝導度の測定値が予め設定した基準値を超えた場合に、制御装置２０から指令信号を出力して配管２２のノズル５から筐体１の内部に洗浄水６を噴霧し、前記筐体１の内部に設置した集塵極３、放電極２、及び筐体１の内壁を洗浄してこれらを形成する金属材料の腐食が抑制される電気伝導度の値となるように制御するものである。

図２に湿式電気集塵器１００の筐体１の内部の湿度と水膜の電気伝導度との関係を実線で示したように、湿式電気集塵器１００の筐体１の内部が乾燥して湿度が低下すると水膜の電気伝導度は低下し、水膜のｐＨの値も低下して低くなり、そして筐体１の内部が完全に乾燥状態になると水膜の電気伝導度は殆ど零になる。

したがって、集塵極３の表面に形成される水膜７の電気伝導度を火力発電プラント５０の運転が停止中にも測定し、電気伝導度が一定値以下に低下したら洗浄水６をノズル５から筐体１の内部に噴霧させる。

よって上記したように洗浄水６を筐体１の内部に噴霧することにより、図２に実線で示したように筐体１の内部の湿度が増加して水膜のｐＨの値も上昇することになる。

この結果、湿式電気集塵器１００の運転が停止中における水膜７の乾燥によるｐＨの値の低下が防止され、火力発電プラント５０の運転停止中における湿式電気集塵器１００の筐体１の内部に設置された集塵極３や放電極２、或いは筐体１に使用する金属の腐食を抑制することが可能になる。

水膜７の電気伝導度の測定に際しては、放電極２に面した集塵極３（筐体１の内壁）の表面に形成した水膜７の電気伝導度を測定するために、電気集塵器１００の筐体１の胴部壁に電気伝導度を検出するセンサ１６を取り付ける。

筐体１の胴部壁に取り付ける前記センサ１６は、センサ１６をメンテナンスすることを考慮してこのセンサ１６を筐体１の外部側から容易に取り外し可能なように後述する着脱自在の構造として筐体１の胴部に取り付けておく。

また、湿式電気集塵器１００の運転中は、放電極２から集塵極３にスパーク現象が起こるため、電気伝導度を検出する前記センサ１６と測定装置１９との中間に、異常な過電圧が入力した場合にこの過電圧を外部に逃がす保安器１８を設置するようにして、電気伝導度のセンサ１６と測定装置１９との間に過電圧が入らない機能を持たせることが必要である。

また、火力発電プラントの運転が停止中は、水膜７の電気伝導度をセンサ１６によって測定し、その電気伝導度の測定値が前記したように予め定めた電気伝導度の基準値を超えた場合には制御装置２０から出力される指令信号によって配管２２のノズル５から筐体１の内部に洗浄水６を噴霧して前記筐体１の内部に設置した集塵極３や放電極２、及び筐体１の内壁を洗浄して水膜７のｐＨを金属材料の腐食が抑制される低い値となるように制御する。

次に前記した制御装置２０について更に詳細に説明すると、図１２に前記制御装置２０の詳細構成を示したように、この制御装置２０に設けた演算装置２０ａによってセンサ１６から測定装置１９に送られた水膜７の電気伝導度の測定信号の値と、制御装置２０に設けた設定装置２０ｂが予め設定している電気伝導度の所定の基準値とを比較して、電気伝導度の測定値が前記電気伝導度の所定の基準値を超えた場合に、この制御装置２０の演算装置２０ａから配管２２に設けたバルブ１５に対して一定の時間だけ開弁する指令信号を出力し、前記配管２２を通じて洗浄水６を供給して該配管２２に設けたノズル５から筐体１の内部に噴霧する。

そして筐体１の内部に洗浄水６を噴霧することによって、前記筐体１の内部に設置した集塵極３、放電極２、及び筐体１の内壁は洗浄されるので、集塵極３の表面に形成された水膜７のｐＨは金属材料の腐食が抑制される低い値にまで低減される。

また、火力発電プラント５０の運転状態の信号は、前記制御装置２０の演算装置２０ａに入力されている。

ここで前記制御装置２０に設けた前記設定装置２０ｂに予め設定されている電気伝導度の基準値とは、筐体１の内部に設置された集塵極３や放電極２、或いは筐体１に使用する金属材料について腐食を抑制することができる電気伝導度の値であって、使用する金属材料に応じて前記基準値の設定値を相違させて設定している。

即ち、使用する前記金属材料がスーパーステンレス鋼の場合は、集塵極３の表面に形成された水膜７のｐＨが約０．５以上の値に保持できるようにするため、図１に示したｐＨと水の電気伝導度の特性カーブでｐＨ０．５に対応する電気伝導度が約８００（ｍｓ/m）以下となるように、前記設定装置２０ｂで電気伝導度の基準値を設定する。

また、使用する前記金属材料が二層テンレス鋼の場合は、集塵極３の表面に形成された水膜７のｐＨが約１以上の値に保持できるようにするため、図１に示したｐＨと水の電気伝導度の特性カーブでｐＨ１に対応する電気伝導度が約３００（ｍｓ/m）以下となるように、前記設定装置２０ｂで電気伝導度の基準値を設定する。

同様に、使用する前記金属材料がオーステナイトステンレス鋼の場合は、集塵極３の表面に形成された水膜７のｐＨが約２以上の値に保持できるようにするため、図１に示したｐＨと水の電気伝導度の特性カーブでｐＨ２に対応する電気伝導度が約１００（ｍｓ/m）以下となるように、前記設定装置２０ｂで電気伝導度の基準値を設定する。

そしてセンサ１６から測定装置１９を経由して入力した水膜７の電気伝導度の測定信号と前記電気伝導度の基準値との比較に基づいて、前記制御装置２０の演算装置２０ａから出力した指令信号によって配管２２に設けたバルブ１５を一定時間だけ開弁し、配管２２に設けたノズル５から洗浄水６を筐体１の内部に噴霧する。

そして筐体１の内部の集塵極３や放電極２、及び筐体１の内壁面を噴霧した洗浄水６で洗浄した結果、集塵極３や放電極２、及び筐体１の内壁面に形成される水膜７の電気伝導度は前記の金属材料の腐食が抑制できる基準値よりも低くなり、水膜７のｐＨの値を上昇させることができるので、集塵極３や放電極２、及び筐体１に使用されている金属材料の腐食を抑制することが可能となる。

更に詳細に説明すると、火力発電プラント５０が運転中は、火力発電プラント５０から排出された比較的温度が高い排ガス９が湿式電気集塵器１００の筐体１の内部を流下するために、湿式集塵器１００の筐体１の内部は水分が蒸発して乾燥し、湿度が低下することになる。

筐体１の内部が乾燥して湿度が低下すると、集塵極３の表面に形成される水膜７の電気伝導度は図２に実線で示したように急激に低くなり、それに伴なって水膜７のｐＨも低下してしまうので、湿式電気集塵器１００の筐体１の内部に設置された集塵極３、放電極２、及び筐体１の内壁に使用されている金属材料の腐食は加速される状態となる。

そこで本実施例の湿式電気集塵器１００では、火力発電プラント５０の運転中に湿式電気集塵器１００の筐体１の内部に設置した集塵極３の表面に形成された水膜７の電気伝導度をセンサ１６を介して測定装置１９で測定し、この測定した前記電気伝導度の測定信号と、火力発電プラント５０の運転状態（この場合、運転中の信号が入力）の信号と、前述した集塵極３や放電極２、或いは筐体１に使用する金属材料に応じて設定装置２０ｂで予め設定した電気伝導度の各基準値とを制御装置２０に設けた演算装置２０ａによって比較演算する。

そして測定装置１９で測定されて前記制御装置２０の演算装置２０ａに入力する水膜７の電気伝導度の測定値が、図３に示したように火力発電プラント５０の運転時間の経過に従って排ガスに含まれたＳＯ３が水に溶け込んで水の硫酸濃度が上がるので水膜７の電気伝導度が上昇し、又は前回の洗浄水６の噴霧によって回復した水膜７の電気伝導度が同様に再度上昇して設定装置２０ｂで設定した前述した集塵極３や放電極２、或いは筐体１に使用する金属材料毎に設定した電気伝導度の前記基準値に達した際に、前記演算装置２０ａでの演算に基づいて配管２２に設けたバルブ１５に対して一定の時間だけ開弁する指令信号を出力し、該配管２２に設けたノズル５から洗浄水６を筐体１の内部に噴霧させる制御操作を繰り返す。

そして図３に洗浄水噴霧期間として示したように筐体１の内部でノズル５から洗浄水６を一定の時間だけ噴射することによって前記筐体１の内部に設置した集塵極３や放電極２、及び筐体１の内壁は洗浄水６で洗浄され、集塵極３や筐体１の内壁の表面に形成される水膜７のｐＨは金属材料の腐食が抑制される低い値に低減され、火力発電プラント５０の運転中における湿式電気集塵器１００の筐体１の内部に設置された集塵極３、放電極２、及び筐体１の内壁等に使用されている金属の腐食を抑制することができる。

そして前述した湿式電気集塵器１００の実施例で説明したように、測定装置１９で検出した水膜７の電気伝導度の測定値が制御装置２０の演算装置２０ａにて、設定装置２０ｂで前述した金属材料毎に設定した前記基準値に達したと判断された際に、この演算装置２０ａから出力される指令信号によって配管２２のバルブ１５を開弁操作して洗浄水６をノズル５から筐体１の内部に噴霧して洗浄して集塵極３の表面に形成される水膜７の電気伝導度を低く値に保持し、それによって水膜７のｐＨを所望の値に制御することができる。

つまり、制御装置２０によって水膜７の電気伝導度の値が所定の前記基準値を超えないように制御することで、湿式電気集塵器１００の筐体１の内部に設置された集塵極３等に使用されている金属材料の腐食を抑制する運用が可能となる。

また、火力発電プラント５０が運転停止中は、湿式電気集塵器１００は煙突と接続されている構造を採用しているため、火力発電プラント５０の運転が停止中に湿式集塵器１００の筐体１の内部は水分が蒸発して乾燥し、湿度が低下することになる。

このように筐体１の内部の湿度が低下すると、図２に実線で示したように集塵極３や筐体１の内壁の表面に形成される水膜７の電気伝導度は急激に低くなり、それに伴なって水膜７のｐＨも低下してしまうので、湿式電気集塵器１００の筐体１の内部に設置された集塵極３、放電極２、及び筐体１の内壁等に使用されている金属材料の腐食は加速される状態となる。

そこで本実施例の湿式電気集塵器１００では、火力発電プラント５０の運転が停止中においても、湿式電気集塵器１００の筐体１の内部に設置した集塵極３の表面に形成された水膜７の電気伝導度をセンサ１６を介して測定装置１９で測定し、制御装置２０に設けた演算装置２０ａにて測定した電気伝導度の測定信号と前述した集塵極３や放電極２、或いは筐体１に使用する金属材料に応じて設定装置２０ｂで予め設定した電気伝導度の各基準値とを比較演算する。

そして測定装置１９で測定されて前記制御装置２０の演算装置２０ａに入力する水膜７の電気伝導度の測定値が、図４に示したように火力発電プラント５０の運転が停止した停止時間の経過に従って筐体１の内部が乾燥して水膜７の電気伝導度が上昇した後に急激に低下し、又は前回の洗浄水６の噴霧によって回復した水膜７の電気伝導度が筐体１の内部の乾燥によって再度急激に低下して、設定装置２０ｂで設定した前述した集塵極３や放電極２、或いは筐体１に使用する金属材料毎に設定した電気伝導度の前記基準値に達した際に、前記演算装置２０ａでの演算に基づいて配管２２に設けたバルブ１５に対して一定の時間だけ開弁する指令信号を出力し、該配管２２に設けたノズル５から洗浄水６を筐体１の内部に噴霧させる制御操作を繰り返す。

そして図４に洗浄水噴霧期間として示したように洗浄水６を筐体１の内部でノズル５から一定の時間だけ噴射することによって、前記筐体１の内部に設置した集塵極３や放電極２、及び筐体１の内壁は洗浄水６で洗浄されるので、集塵極３や筐体１の内壁の表面に形成される水膜７のｐＨは金属材料の腐食が抑制され、集塵極３や筐体１の内壁の表面に形成される水膜７のｐＨは金属材料の腐食が抑制される低い値に低減され、火力発電プラント５０の運転停止における湿式電気集塵器１００の筐体１の内部に設置された集塵極３、放電極２、及び筐体１の内壁等に使用されている金属の腐食を抑制することができる。

また、火力発電プラント５０の運転状態は前記制御装置２０の演算装置２０ａに入力されるように構成されているので、火力発電プラント５０が運転停止した直後に、制御装置２０の演算装置２０ａから配管１２のバルブ１１に対して一定時間だけ開弁操作する指令信号を出力して、筐体１の内部に噴霧された洗浄水６がこの筐体１の底部に溜まった廃液８を配管１２を通じて湿式電気集塵器１００の筐体１の外部に排出するように操作する。

そして前記バルブ１１及バルブ１５を開弁する前記一定時間が経過した後は、制御装置２０の演算装置２０ａから指令信号を出力し、配管１２のバルブ１１を閉弁操作して前記筐体１の底部に溜まった廃液８を配管１２を通じて外部に排出する操作を停止し、その後さらに一定時間が経過した後に制御装置２０の演算装置２０ａから別の指令信号を出力して配管２２のバルブ１５を閉弁操作して、ノズル５から噴霧された洗浄水６が溜まった廃液８を前記筐体１の底部に一定量溜めた状態にする。

このように前記筐体１の底部に廃液８を一定量溜めることによって、溜まった廃液８は湿式電気集塵器１００の筐体１の内部の水分の供給源としての役割を持つことができ、湿式電気集塵器１００の筐体１の内部の乾燥を防ぐことが可能となる。

そして前記筐体１の底部に廃液８を一定量溜めた後に、筐体１の内部の集塵極３や筐体１の内壁の表面に形成される水膜７の電気伝導度をセンサ１６及び測定装置１９によって測定し、この電気伝導度の測定信号を測定装置１９から制御装置２０に入力する。

そして火力発電プラント５０が運転停止中にセンサ１６で検出され測定装置１９によって測定された水膜７の電気伝導度が基準値よりも低下した場合には、湿式電気集塵器１００の筐体１の内部が乾燥状態に入ったものと制御装置２０の演算装置２０ａで判断することによって、前述したように制御装置２０の演算装置２０ａから出力される指令信号に基づいてバルブ１５を開弁操作して洗浄水６を配管２２を通じて供給し、ノズル５から洗浄水６を筐体１の内部に一定時間だけ噴霧して筐体１の内部に配設された集塵極３や放電極２、及び筐体１の内壁面を洗浄する。

そしてノズル５から洗浄水６を筐体１の内部に噴霧することにより、筐体１の内部に設置された集塵極３や放電極２、及び筐体１の内壁面を形成する金属材料の表面は再び濡れた状態となるので前記金属材料の表面の乾燥を防ぐことができ、火力発電プラントが運転停止中に集塵極３や筐体１の内壁面に形成される水膜７のｐＨが低下することによる前記金属材料の腐食を抑制することが可能となる。

本実施例によれば、湿式電気集塵器に設置された集塵極の表面に形成される水膜が火力発電プラントの運転状況に係わらずに所望のｐＨの範囲内となるように洗浄して、集塵極を構成する金属材料の腐食を防止する簡単な構成の湿式電気集塵器及び湿式電気集塵器の運転方法が実現できる。

次に本発明の第２実施例である湿式電気集塵器について図６を用いて説明する。

図６に示した本発明の第２実施例の湿式電気集塵器１００は、図５に示した本発明の第１実施例の湿式電気集塵器１００と基本的な構成は共通しているので、共通した構成及び操作方法の説明は省略し、両者が相違する構成及び操作方法についてのみ以下に説明する。

図６に示した本発明の第２実施例の湿式電気集塵器１００において、先に説明した第１実施例の湿式電気集塵器１００と異なる構成は、筐体１の底部に溜まった洗浄水６の廃液８を筐体１の底部から排出するバルブ１１の上流側の配管１２から分岐して前記廃液８を洗浄水８として導く配管４１と、この配管４１に設置された洗浄水６を供給するポンプ１３と、このポンプ１３から供給された洗浄水６を前記配管２２に導く配管４２と、この配管４２に設置されたバルブ１４とが設置されていることである。

そして本実施例の湿式電気集塵器１００においては、火力発電プラント５０の運転が停止した直後に、制御装置２０から筐体１の内部の底部から廃液８を外部に排出するバルブ１１及び洗浄水６を筐体１の内部に供給するバルブ１５を一定時間開弁する指令信号をそれぞれ出力し、筐体１の内部を洗浄水６によって洗浄する。

更に一定時間が経過した後に、制御装置２０からの指令信号でバルブ１１を閉弁し、さらに一定時間が経過した後にバルブ１５を閉弁して筐体１の内部の底部に洗浄水６を廃液８として一定量溜めた状態にする。

このようにすることによって、筐体１の内部の底部に溜められた廃液８は筐体１の内部に噴霧される洗浄水６の供給源としての役割を持つことができるので、火力発電プラント５０の運転が停止中でも湿式電気集塵器１００の内部の乾燥を防ぐことができる。

次に筐体１の内部の底部に洗浄水６を一定量溜めた後に、センサ１６で検出され測定装置１９によって測定された筐体１の内部に設置した放電極２や筐体１の内壁に形成される水膜７の電気伝導度を測定し、この電気伝導度の測定信号を制御装置２０に入力する。

そして火力発電プラント５０の運転が停止中は、制御装置２０の演算装置２０ａでは測定装置１９で測定した筐体１の内部に設置した集塵極３、又は筐体１の内部壁面の表面に形成された水膜７の電気伝導度の測定信号と設定装置２０ｂで設定した電気伝導度の基準値とを比較し、筐体１の内部が乾燥して前記電気伝導度の測定信号がこの基準値よりも低下した場合に、前記筐体１の内部が乾燥状態に入ったと判断して前記演算装置２０ａから指令信号を出力してバルブ１４及びバルブ１５に開弁し、ポンプ１３を稼動させて、筐体１の内部の底部に廃水８として一定量溜めた洗浄水６をノズル５から筐体１の内部に一定時間噴霧する。

上記のように洗浄水６を再利用することによって火力発電プラント５０の運転停止中に外部から供給される新たな洗浄水６の使用量を減らすことが可能となる。

次に本発明の第３実施例である湿式電気集塵器について図７を用いて説明する。

図７に示した本発明の第２実施例の湿式電気集塵器１００は、図５に示した本発明の第１実施例の湿式電気集塵器１００と基本的な構成は共通しているので、共通した構成及び操作方法の説明は省略し、両者が相違する構成及び操作方法についてのみ以下に説明する。

図７に示した本発明の第３実施例の湿式電気集塵器１００において、先に説明した第２実施例の湿式電気集塵器１００と異なる構成は、筐体１の内部の底部に溜まった廃液８を中和するタンク２３が設置されており、このタンク２３で廃水８を中和させた水を洗浄水６として再利用するようにしたことにある。

火力発電プラント５０が運転時において制御装置２０からの指令信号によってバルブ１１は閉弁し、バルブ１５は開弁されるので、配管２２から供給された洗浄水６は筐体１の内部でノズル５から一定時間噴霧されて筐体１の内部を洗浄した洗浄水６は、筐体１の内部の底部から配管１１及び配管４３を通じてタンク２３に供給されて貯蔵される。

タンク２３にはｐＨを検知するセンサ２４とバルブ２７を備えた配管２８が設けられており、更に前記センサ２５で検知した廃液８のｐＨを測定する測定装置２５と、この測定装置２５で測定した廃液８のｐＨの測定値に基づいて該配管２８を通じて前記タンク２３に供給する中和用のアルカリ液の供給を調節するバルブ２７を制御する制御装置２６が設置されている。

また、タンク２３の底部には廃液８を外部に排出する配管３０が配設され、この配管３０にはバルブ２９が設けられている。また、バルブ１１の上流側の配管２９から分岐した配管４１が配設されており、この配管４１が前記ポンプ１３に接続されている。

タンク２３内に貯蔵された廃水８のｐＨはこのセンサ２４で検知され、測定装置２５によって測定されたｐＨの測定信号は制御装置２６に入力される。

前記制御装置２６ではこのｐＨの測定信号は予め設定されたｐＨの基準値と比較され、ｐＨの測定信号がｐＨの基準値を下回った場合にこの制御装置２６から指令信号を出力してバルブ２７を開弁し、配管２８を通じて中和用のアルカリ液をタンク２３内に供給して前記タンク２３内の廃水８を中和する処理を行う。

そしてタンク２３内の廃水８を中和した後に、制御装置２６からの指令信号によってポンプ１３を稼動すると共に、バルブ１４及びバルブ１５を開弁して、タンク２３内で中和された廃水８を配管２９、配管４１、ポンプ２３、配管４２、バルブ１４をそれぞれ経由して配管２２に供給し、ノズル５から筐体１の内部に一定時間噴霧する。

また、火力発電プラント５０の運転が停止中は、タンク２３内で中和した後の廃水８を筐体１の内部を洗浄する洗浄水６として使用する。

この場合、制御装置２０の演算装置２０ａでは測定装置１９で測定した筐体１の内部に設置した集塵極３、又は筐体１の内部壁面の表面に形成された水膜７の電気伝導度の測定信号と設定装置２０ｂで設定した電気伝導度の基準値とを比較して前記電気伝導度の測定信号がこの基準値よりも低下した場合に、前記筐体１の内部が乾燥状態に入ったと判断して、前記演算装置２０ａから指令信号を出力してバルブ１４及びバルブ１５に開弁し、ポンプ１３を稼動させて、タンク２３内で中和した後の廃水８を洗浄水６としてノズル５から筐体１の内部に一定時間噴霧する。

このように制御することによって前記筐体１の内部に配設された集塵極３、放電極２、又は筐体１の内壁を形成する金属材料の表面は再び濡れた状態となり金属表面の乾燥が防止されるので、水膜７のｐＨ低下による火力発電プラント５０の運転停止中における前記筐体１の内部の集塵極３、放電極２、又は筐体１の内壁を形成する金属材料の腐食を抑制することができる。

次に本発明の第４実施例である湿式電気集塵器について図８を用いて説明する。

図８に示した本発明の第４実施例の湿式電気集塵器１００は、図５に示した本発明の第１実施例の湿式電気集塵器１００と基本的な構成は共通しているので、共通した構成及び操作方法の説明は省略し、両者が相違する構成及び操作方法についてのみ以下に説明する。

図８に示した本発明の第４実施例の湿式電気集塵器１００において、先に説明した第１実施例の湿式電気集塵器１００と異なる構成は、水膜７の電気伝導度を検知するセンサ１６の取り付け位置にある。

運転中の湿式電気集塵器１００は電源から放電極２を負極とし集塵極３を正極として電圧をかけているので、電子は放電極２から集塵極３にまれにスパークが起こる。

そこで、センサ１６と測定装置１９の中間に異常な過電圧が入力された場合にこの加電圧を外部に逃がす安定器１８がセンサ１６と測定装置１９との間に設置されている。
この安定器１８の設置によって仮にスパークがセンサ１６のセンサ先端部１７に落ちたとしても支障をきたさないように構成されている。

しかしながら、仮にスパークがセンサ１６のセンサ先端部１７に落ちた場合にはセンサ先端部１７の金属が損傷する懸念があるため、センサ１６のセンサ先端部１７は放電極２から遠い方が影響を受けなくてすむように丁度、図８に示したように前記センサ１６のセンサ先端部１７が筐体１の胴部壁面に取り付けられる位置は、筐体１の内部に配設された放電極２の下端部よりも下方となる筐体１の胴部壁面の下部に着脱自在に設置されている。

次に本発明の第５実施例である湿式電気集塵器について図９を用いて説明する。

図９に示した本発明の第２実施例の湿式電気集塵器１００は、図５に示した本発明の第１実施例の湿式電気集塵器１００と基本的な構成は共通しているので、共通した構成及び操作方法の説明は省略し、両者が相違する構成及び操作方法についてのみ以下に説明する。

図９に示した本発明の第５実施例の湿式電気集塵器１００において、先に説明した第１実施例の湿式電気集塵器１００と異なる構成は、水膜７の電気伝導度を検知するセンサ１６の構造とこのセンサ１６の取り付け構造にある。

水膜７の電気伝導度を検知するセンサ１６のセンサ先端部１７は集塵極３の表面に形成される水膜７に接する必要がある。しかし、第１から第５実施例では集塵極３が筐体１と兼用な場合の取り付けを想定した形状である。

この第５実施例の湿式電気集塵器１００では、筐体１の内部に設置された集塵極３の内側に放電極２を配設した構造を採用していることから、集塵極３の内側にしか放電極２が存在しないので、硫酸濃度の高い水膜は放電極２がその内側に設置されている集塵極３の内側に形成される水膜７の電気伝導度を測定する必要がある。

そこで、本実施例では、図９に示すようにセンサ１６のセンサ先端部１７が放電極２に面した集塵極３の内面側まで届くような長さに形成し、集塵極３には前記センサ１６のセンサ先端部１７が挿入できるように該センサ先端部１７の外径に相当する穴を開けた構造としたものである。

図１０は本発明の各実施例である湿式電気集塵器１００を構成する水膜７の電気伝導度を検知するセンサ１６の詳細構成を示すものである。センサ１６を構成する材質は金属でも非金属でもかまわないが、センサ１６に設けたセンサ先端部１７の埋め込み部分は樹脂製で絶縁性を有している必要がある。

さらにセンサ１６のセンサ先端部１７を構成する金属材料は高耐食性を有する必要があるため、白金を用いることが望ましい。

また、前記センサ１６の筐体１への取り付けは、図５に示したようにセンサ１６が筐体１の外壁面に面した位置にボルト２１ｂ及びナット２１ａを装着する４個の取り付け穴３１を形成することによって、このセンサ１６を筐体１の胴部の壁面に対して取り付け、取り外しを可能にしてセンサ１６のメンテナンスが出来るように構成している。

本発明は、湿式電気集塵器、特に火力発電プラントの燃料に硫黄分が存在する排ガスを浄化する湿式電気集塵器、及び湿式電気集塵器の運転方法に適用できる。

２５℃における硫酸のｐＨと電気伝導度の関係を示す特性図。湿式電気集塵器の筐体の内部における湿度と水膜の電気伝導度及び水膜のｐＨとの関係を示す特性図。本発明の実施例における火力発電プラントの運転時の水膜の電気伝導度と洗浄水噴霧期間との関係を示す説明図。本発明の実施例における火力発電プラントの運転停止時の水膜の電気伝導度と洗浄水噴霧期間との関係を示す説明図。本発明の第１実施例である湿式電気集塵器を示す概略構造図。本発明の第２実施例である湿式電気集塵器を示す概略構造図。本発明の第３実施例である湿式電気集塵器を示す概略構造図。本発明の第４実施例である湿式電気集塵器を示す概略構造図。本発明の第５実施例である湿式電気集塵器を示す概略構造図。本発明の実施例である湿式電気集塵器を構成する電気伝導度を検知するセンサの詳細構造図。本発明の実施例である湿式電気集塵器を構成する保安器のアース回路を示した説明図。本発明の第１実施例である湿式電気集塵器に設置された制御装置の詳細構成を示す制御ブロック図。

符号の説明

１：筐体、２：放電極、３：集塵極、４：電源、５：ノズル、６：洗浄水、７：水膜、８：廃液、９：排ガス、１０：排ガス、１１：バルブ、１２：配管、１３：ポンプ、１４：バルブ、１５：バルブ、１６：センサ、１７：センサ先端部、１８：保安器、１９：測定装置、２０：制御装置、２０ａ：演算装置、２０ｂ：設定装置、２１ａ：ボルト、２１ｂ：ナット、２２：配管、２３：タンク、２４：センサ、２５：測定装置、２６：制御装置、２７：バルブ、２８：配管、２９：バルブ、３０：配管、３１：取り付け穴、３３〜３４：アース回路、３９：配管、４１〜４３：配管、５０：火力発電プラント、１００：湿式電気集塵器。

Claims

排ガスを流下させる筐体と、この筐体の内部に設置された放電極及び集塵極と、これらの放電極及び集塵極に直流電圧を印加する電源とを備え、火力発電プラントから排出される排ガスを浄化する湿式電気集塵器において、
前記湿式電気集塵器は、この筐体の内部で洗浄水を噴霧するノズルを有しており該洗浄水を前記筐体に供給する洗浄水の供給配管と、この洗浄水の供給配管に設置された第１のバルブと、前記筐体に設置されて放電極に面した前記集塵極の表面に形成される洗浄水の水膜の電気伝導度を検出するセンサと、このセンサで検出した水膜の電気伝導度を測定する測定装置と、前記測定装置で測定された水膜の電気伝導度の測定値と予め設定した電気伝導度の基準値との比較に基づいて前記第１のバルブを開閉操作する指令信号を出力して洗浄水を筐体の内部に噴霧させる制御装置とを備えていることを特徴とする湿式電気集塵器。
請求項１に記載の湿式電気集塵器において、
前記集塵極は筐体の内部の軸心に配設され、前記放電極はこの集塵極と筐体の内壁との間に配設されていることを特徴とする湿式電気集塵器。
請求項１に記載の湿式電気集塵器において、
前記集塵極は筐体の内部の軸心に円筒状に配設され、前記放電極はこの円筒状の集塵極の内部に配設されていることを特徴とする湿式電気集塵器。
請求項１に記載の湿式電気集塵器において、
放電極に面した前記筐体の内壁は前記集塵極の機能を有していることを特徴とする湿式電気集塵器。
請求項１に記載の湿式電気集塵器において、
前記湿式電気集塵器は、前記筐体の底部に溜まった洗浄水の廃液を該筐体の外部に排出する廃液の排出配管と、この廃液の排出配管に設置された第２のバルブが設置されており、前記制御装置は前記測定装置で測定された水膜の電気伝導度の測定値と予め設定した電気伝導度の基準値との比較に基づいて前記第２のバルブを開閉操作する指令信号を演算して出力し廃液を筐体の外部に排出させるように構成されていることを特徴とする湿式電気集塵器。
請求項１又は請求項５に記載の湿式電気集塵器において、
前記制御装置は、電気伝導度の基準値を設定する設定装置と、前記測定装置で測定された水膜の電気伝導度の測定値と前記設定装置で設定された電気伝導度の基準値との比較に基づいて前記第１のバルブ又は前記第２のバルブを開閉操作する指令信号を演算して出力する演算器と、を備えていることを特徴とする湿式電気集塵器。
請求項１又は請求項５に記載の湿式電気集塵器において、
前記湿式電気集塵器は、センサと測定装置との間に保安器を設置していることを特徴とする湿式電気集塵器。
請求項１又は請求項５に記載の湿式電気集塵器において、
前記湿式電気集塵器は、前記センサを前記筐体に着脱自在に設置していることを特徴とする湿式電気集塵器。
排ガスを流下させる筐体と、この筐体の内部に設置された放電極及び集塵極と、これらの放電極及び集塵極に直流電圧を印加する電源とを備え、火力発電プラントから排出される排ガスを浄化する湿式電気集塵器の運転方法において、
放電極に面した前記集塵極の表面に形成される洗浄水の水膜の電気伝導度をセンサによって測定し、この測定された水膜の電気伝導度の測定値と予め設定した電気伝導度の基準値との比較に基づいて前記筐体に洗浄水を供給する配管に設置した第１のバルブの開閉を操作して前記筐体の内部に洗浄水を噴霧させるように制御することにより、前記水膜のｐＨを所望の値に調節することを特徴とする湿式電気集塵器の運転方法。
請求項９に記載の湿式電気集塵器の運転方法において、
前記筐体の内部に洗浄水を噴霧させるようにした制御では、この測定された水膜の電気伝導度の測定値と予め設定した電気伝導度の基準値との比較に基づいて前記筐体の内部の底部に溜まった洗浄水の廃液を該筐体の外部に排出する廃液の配管に設置した第２のバルブの開閉を操作して廃液を外部に排出させることを特徴とする湿式電気集塵器の運転方法。