JP2013198848A - 湿式電気集塵装置 - Google Patents
湿式電気集塵装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013198848A JP2013198848A JP2012067771A JP2012067771A JP2013198848A JP 2013198848 A JP2013198848 A JP 2013198848A JP 2012067771 A JP2012067771 A JP 2012067771A JP 2012067771 A JP2012067771 A JP 2012067771A JP 2013198848 A JP2013198848 A JP 2013198848A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- voltage
- high voltage
- discharge
- electrostatic precipitator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Electrostatic Separation (AREA)
Abstract
【解決手段】湿式電気集塵装置は、直流高電圧を発生する直流高電圧発生部と、直流高電圧発生部により発生された直流高電圧が印加される放電極としての電極ロッド24及び放電線25と、当該直流高電圧に基づいて放電極との間に発生する負コロナ放電によって、微粒子を集塵する集塵極12と、を備えている。放電極と集塵極12との間には65kV以上の電圧が印加され、集塵極12に対して0.1mA/m2以上で規定された電流密度の電流が流される。
【選択図】図2
Description
このような湿式電気集塵装置によるダストやミストの除去が行われる際には、放電極側と、接地した集塵極側との間に高電圧が印加される。これにより、放電極側と、接地した集塵極側との間に強力な電流電界が形成され、電圧の上昇に伴って放電極側から旺盛なコロナ放電が発生し、放電極と集塵極との間の集塵空間が負イオンと電子とによって満たされる。この集塵空間に排ガスが導入されると、排ガス中のダストやミストは負に帯電し、静電凝集作用を伴いながらクーロン力により集塵極に向って移動し、集塵極に付着する。付着したダストやミストは、集塵極で負の電荷を失い、集塵極に供給される洗浄水及び自重により集塵極から剥離して落下し、電気集塵装置の外部へ排出される。
このようにして、湿式電気集塵装置は、種々の種類の固体、液体の微粒子等の微細なものまで高い集塵効率をもって捕集することが可能になっている。
このような火花放電が発生すると、湿式電気集塵装置の安定した運転を阻害することになる。このため、湿式電気集塵装置の運転中では、洗浄水を噴霧しつつ、火花放電を発生させることのない安定した運転状態を維持することが要求される。
このため、特許文献1乃至3を含め従来の湿式電気集塵装置を用いて、このような要求に応えるためには、印加電圧を抑制して、重金属を含むダストの集塵効率を高めるという要求の方を犠牲にせざるを得ない状況である。例えば、特許文献2によれば、火花放電の発生を抑制するために、印加電圧の実効電圧を40kV乃至60kV程度に止めて、集塵効率を落として運転せざるを得ない状況である。
直流高電圧を発生する高電圧発生部と、
前記高電圧発生部により発生された直流高電圧が印加される放電極と、
前記直流高電圧に基づいて前記放電極との間に発生する負コロナ放電によって、微粒子を集塵する集塵極と、
を備え、
前記放電極と前記集塵極との間に65kV以上の電圧が印加され、前記集塵極に対し0.1mA/m2以上に規定された電流密度の電流が流される、
ことを特徴とする。
図1は、本発明の一実施形態に係る湿式電気集塵装置の概略構成を示す断面図である。
具体的には、図1(A)及び図1(B)は、湿式電気集塵装置の外観の概略構成を示す断面図であり、相互に略直角の別々の方向からみた断面図である。
図2に示すように、集塵装置本体部1の筺体内部には、上部グリッド21と、上述した集塵極12と、下部グリッド23と、電極ロッド24と、放電線25と、ウェイト26と、上向きスプレーノズル27と、洗浄用配管28とが設けられている。
具体的には、以下、略水平方向のうち、一方向を「縦方向」と呼び、縦方向に直角な方向を「横方向」と呼ぶ。この場合、縦方向にN個の単位を繰り返し連続して配置させ、横方向にM個の単位を繰り返し連続して配置させること(以下、「N×M」と表現する)によって、集塵極12が構成される。
ここで、NとMとは独立した任意の整数値であり、本実施形態では、図2に示すように、集塵極12の「室」の個数はN×M=9×9個とされている。
また、本実施形態の室は、35〜50cmの長さの辺からなる角筒である。辺の長さが35〜50cmである理由は後述する。
なお、集塵極12の材質は、本実施形態では、導電性のFRPが採用されている。
電極ロッド24は、図2に示すように、集塵極12の所定の「室」の中央内部を略垂直方向に貫通するように配設され、上端部が上部グリッド21に固定され、下端部が下部グリッド23に固定される。
放電線25は、図2に示すように、上部グリッド21から吊下げられ、集塵極12の所定の「室」の中央内部を略垂直方向に貫通するように配設される。放電線25はまた、弛まないだけの張力を持たすように、下部グリッド23の上部に設けられたウェイト26に接続される。
具体的には、集塵極の面積が126m2である場合、従来の湿式電気集塵装置では、150L/minの使用洗浄水量が必要であったものが、本実施形態の湿式電気集塵装置1では、15L/minの使用洗浄水量で済む。
また、スパーク(火花放電)は、放電極の周囲に多量の洗浄水が通過する程発生し易くなる。この点、本実施形態の湿式電気集塵装置1は、従来の湿式電気集塵装置と比較して、使用される洗浄水の水量を大幅に減らすことができるため、スパークの発生を大幅に抑制することができる。
さらに、本実施形態の湿式電気集塵装置1では、洗浄水は微細の霧として噴出されるため、放電極の周囲に通過する際の洗浄水の粒子径は、従来の湿式電気集塵装置のものと比較して小さくなるために、スパークの発生をより一段と抑制することができる。
即ち、上向きスプレーノズル27は、電極ロッド24及び放電線25に印加される負極の直流高電圧の上昇に寄与する構成要素である。
具体的には、図3(A)及び図3(B)は、直流高電圧入力部2及び直流高電圧発生部3の外観の概略構成の詳細を示す断面図であり、相互に略直角の別々の方向からみた断面図である。
即ち、直流高電圧発生部3から発生されて直流高電圧入力部2に入力される直流高電圧Vは、後述するシリコン整流器71により交流から直流への変換(以下、「整流」と呼ぶ)が行われているものの、十分に整流されているとは言い難い。
このため、直流高電圧発生部3から発生される直流高電圧Vでは、そのピーク〜ピークの電圧差△Eが非常に大きく、実効電圧Erに対してそのピーク電圧Vpが非常に高くなる。従って、当該直流高電圧Vが、放電極にそのまま印加されると、火花放電の発生頻度が高くなるおそれがある。なお、本実施形態では「放電極」とは、上述の如く、図2に示す電極ロッド24及び放電線25をまとめたものをいう。
そこで、本実施形態では、コンデンサ41が、直流高電圧発生部3から発生される直流高電圧Vについて、さらに、当該直流の脈流を小さくすること(以下、「平滑化」と呼ぶ)で、ピーク〜ピークの電圧差△Eを低減させることによって、実効電圧Erを上昇させつつ、ピーク電圧Vpを抑制することを可能にする。
即ち、コンデンサ41により平滑化された後の直流高電圧Vcでは、実効電圧Erが上昇しつつ、ピーク電圧Vpが抑制されている。実効電圧Erが上昇することは、湿式電気集塵装置の集塵効率を高めることができることを意味する。一方、ピーク電圧Vpを抑制することは、電気集塵装置における火花放電の発生頻度を抑制できることを意味する。
これにより、従来よりも実効電圧Erが高い印加電圧を用いても、火花放電の発生頻度が抑制された安定運転が可能になり、その結果、重金属を含むダストが効率よく集塵される。
なお、コンデンサ41及びその効果についてのさらなる詳細については、図3以降の図面を参照して後述する。
保護抵抗43は、当該高電圧出力端子72と、ブスダクト32の後述するブスバー51との間に、過電圧保護を目的に接続される。
ブスバー51は、保護抵抗43の一端(高電圧出力端子72が接続されている端とは反対側の端)と、壁貫通碍子52の一端とを接続する。
壁貫通碍子52は、その名称の如く、閉止板53を貫通するように配置され、その一端が、上述のブスバー51に接続されるとともに、その他端が、碍子室33内の後述する支持碍子61に接続される。
閉止板53は、被処理ガスのブスダクト32への浸入を遮断する目的で、当該ブスダクト32と碍子室33との間に設置されている。
高電圧出力端子72から出力された直流高電圧Vは、直流高電圧入力部2に入力されて、保護抵抗43、ブスバー51、壁貫通碍子52、及び支持碍子61を介して、放電極に印加される。換言すると、高電圧出力端子72から出力された直流高電圧Vの給電路は、高電圧出力端子72、保護抵抗43、ブスバー51、壁貫通碍子52、及び支持碍子61から構成される。
次に、以上の構成の本実施形態の湿式電気集塵装置の動作について説明する。
集塵極12(図2)が接地された状態で、直流高電圧発生部3(図3)から発生された負極の直流高電圧Vが、直流高電圧入力部2(図3)においてコンデンサ41により十分に平滑化され、その結果、直流高電圧Vcとして放電極に印加される。なお、放電極とは、上述の如く、電極ロッド24及び放電線25(図2)をまとめたものである。
直流高電圧Vcの値が上昇すると、放電極と、その周囲を囲む集塵極12の「室」の各側面との間に負コロナ放電が発生し、その結果、放電極から、集塵極12の「室」の各側面の各々に向かう方向に負イオンが移行するとともに、同方向にイオン風が発生する。
帯電した微粒子は、集塵極12の各「室」内部の直流電界により、放電極から、集塵極12の各「室」の側面の各々に向かう方向に力を受けて移動して、集塵極12の各「室」の側面にそれぞれ付着する。
このようにして、ガスG1から微粒子が除去される。ガスG1から微粒子が除去されたガスG2は、集塵極12の各「室」の上端部から放出され、さらに、図1に示すように、本実施形態の湿式電気集塵装置の筺体の上部から排出される。
ここでいう従来の湿式電気集塵装置とは、直流高電圧発生部3から発生された直流高圧電圧Vがそのまま放電極に印加される装置、即ち、本実施形態のコンデンサ41が搭載されていない装置をいうものとする。
図4において、縦軸は印加電圧Vを(kV)を示しており、横軸は時間tを示している。
図4に示す印加電圧Vにおいては、ピーク〜ピークの電圧差△Eは、約75kVと非常に大きくなっている。これは、上述したように、直流高電圧発生部3においては、シリコン整流器71による整流のみが行われるが、これだけでは整流として不十分(脈流が大きいという意)だからである。
このように、従来の湿式電気集塵装置では、ピーク〜ピークの電圧差△Eが非常に大きくなるため、印加電圧Vの実効電圧Erは約60kV程度であるにも関わらず、ピーク電圧Vpは約100kVと非常に高くなってしまう。実行電圧Erを60kV程度になるように設計された集塵機に対して、このような高いピーク電圧値Epでは、火花放電(スパーク)の発生頻度が高くなる。
このため、従来の湿式電気集塵装置では、火花放電を抑制して安定した運転状態を維持するためには、上述したように、印加電圧Vの実効電圧Erをさらに下げて、40〜60kV程度に止めて運転せざるを得なかった。しかしながら、このような低い印加電圧Vでは、十分な集塵効率が得られなかった。
図5において、縦軸は印加電圧Vc(kV)を示しており、横軸は時間tを示している。
図5に示す印加電圧Vcにおいては、ピーク〜ピークの電圧差△Eは、約10kVと従来よりも非常に小さくなっていることがわかる。これは、上述したように、直流高電圧発生部3から出力された直流高電圧Vが、コンデンサ41による平滑化がさらに行われるからである。
このように、本実施形態では、コンデンサ41を搭載しているため、ピーク〜ピークの電圧差△Eが従来よりも非常に小さくなり、その結果、印加電圧Vcの実効電圧Erを約75kV程度と従来より高く設定しても、ピーク電圧Vpは約80kVと従来より低く抑えることが可能になる。
実効電圧Erが高くなることは、湿式電気集塵装置の集塵効率を向上できることを意味する。一方、ピーク電圧Vpを抑制することは、電気集塵装置における火花放電の発生頻度を抑制できることを意味する。
これにより、本実施形態の湿式電気集塵装置では、従来よりも高い印加電圧Vc、より具体的には印加電圧Vc=65kV以上に上昇させても、図5の例では75kV程度に上昇させても、火花放電を抑制して安定した運転状態を維持することが可能になり、その結果、重金属を含むダストを効率よく集塵できるようになる。
図6において、縦軸は、印加電圧に対応する電流(後述する図7の等価回路の出力電流)(mA)を示し、横軸は、印加電圧(後述する図7の等価回路2Cの出力電圧Vc)の実効電圧Erを示している。
ここで、本実施形態の湿式電気集塵装置であっても、従来の湿式電気集塵装置(上述の如く、本実施形態のコンデンサ41が搭載されていない装置)であっても、印加電圧とそれに対応する電流との関係は略同一になる。
このため、点PAは、従来の湿式電気集塵装置についての実測値を示しており、印加電圧Vの実効電圧Erが約72kV(電流は約12mA)のときに、火花放電が発生したことが確認されている。
点PBは、本実施形態の湿式電気集塵装置についての実測値を示しており、印加電圧Vcの実効電圧Erが約86kV(電流は約22mA)になっても、火花放電が発生しなかったことが確認されている。
ここで、注目すべきは、図6の実測用に用いられた本実施形態の湿式電気集塵装置及び従来の湿式電気集塵装置の差異点は、コンデンサ41及び保護抵抗42の有無のみである。このことは、図6に示す実測の結果は、コンデンサ41を搭載しない場合には約72kVで火花放電が発生してしまうところ、コンデンサ41を搭載することによって約86kVまで上昇させても火花放電が発生しないことを意味する。
このように、コンデンサ41を搭載している本実施形態の湿式電気集塵装置を採用することで、従来と比較して印加電圧の実効電圧Erを約14kV(=86kV−72kV)も高く設定しても運転可能であること、即ち、重金属を含むダストを効率よく集塵可能になることが確認された。
なお、上述のように、本実施形態の湿式電気集塵装置における印加電圧Vc=86kVでも火花放電が発生しないので、その上限値は86kVを超えた値になる。
また、一般に、火花放電が抑えられるコロナ放電の電圧は、2電極間の距離1cmあたり、約4kV(約4kV/cm)である。従って、35〜50cmの長さの辺を有する本実施形態の室では、印加電圧Vc={(50cm)×(4kV/cm)}/2=100kV程度が上限値になると予測される。また、電圧を上げるためにむやみに極室間を広げた場合は、据付面積に対する集塵面積の比が小さくなる傾向になるため経済的ではない。このことから、本実施形態の印加電圧Vcとしては、65kV程度〜100kV程度まで採用することが好適である。
そこで、以下、図7を参照して、コンデンサ41にとって適切な容量の設定の仕方を説明する。
図7は、コンデンサ41が搭載された本実施形態の湿式電気集塵装置の等価回路を示す図である。
図7に示すように、本実施形態の湿式電気集塵装置の等価回路は、主に直流高電圧発生部3についての等価回路3Cと、主に直流高電圧入力部2についての等価回路2Cと、主に集塵装置本体部1についての等価回路1Cとが接続されて構成される。
ここで、「主に」と記述したのは、例えば後述する総合容量Cが集塵装置本体部1の要素のみから決定できないように、集塵装置本体部1、直流高電圧入力部2、及び直流高電圧発生部3の各々の等価回路として明確に切り分けることができないからである。
等価回路2Cの入力の2端のそれぞれには、直流高電圧入力部2のコンデンサ41及び保護抵抗42の直列接続の両端のそれぞれが接続されている。当該直列接続の一端(接地端とは反対側の端)と、等価回路2Cの出力の一端(接地端とは反対側の端)との間には、直流高電圧入力部2の保護抵抗43が接続されている。
△E=Io/2fC ・・・(1)
式(1)において、fは、交流電源Voの周波数を示しており、Cは、C1とC2との和(C=C1+C2)を示しており、以下、「総合容量」と呼ぶ。C1は、上述の如く湿式電気集塵装置の固有静電容量を示しており、C2は、直流高電圧入力部2のコンデンサ41の静電容量を示している。
Vp=Eo+△E/2 ・・・(2)
Mv=Vp/Eo
=(Eo+△E/2)/Eo
=1+△E/(2×Eo) ・・・(3)
△E=(2×Eo)×(Mv−1) ・・・(4)
C2=C−C1 ・・・(5)
なお、保護抵抗43の抵抗値Ro及び保護抵抗42の抵抗値Rcは、湿式電気集塵装置の電路、例えば放電線と集塵極12とが短絡した場合に、設備の許容電流以下となるように選定すればよい。
よって、設計者等は、設計思想として、所望の効果が得られるように、ピーク〜ピークの電圧差△Eを決定すればよい。
ここで、ピーク〜ピークの電圧差△Eは、上述の式(4)により求めることができる。式(4)によれば、設計者等が自在に変更することが可能な値は、電圧リップル率Mvであり、電圧リップル率Mvが決定されれば、後は自動的に、ピーク〜ピークの電圧差△Eが求まることになる。
以上のことから、設計者等は、所望の効果を得るためには、設計値として電圧リップル率Mvを先ず決定すればよい。例えば、上述の図5に示す効果を得るためには、電圧リップル率Mvとして、1.15(15%)、望ましくは、1.10(10%)以下の値が決定されればよい。
以上、集塵装置本体部1の放電極に対する印加電圧Vcを従来より上昇させる(例えば65〜100kV程度に上昇させる)ことで、湿式電気集塵装置の集塵効率を向上させるという効果が得られることについて説明した。
ただし、湿式電気集塵装置の集塵効率に寄与する要素は、印加電圧Vcだけではない。このことについて、以下、簡単に説明する。
即ち、集塵効率を高めるためには、換言すると、排ガスからダストやミスト等を効率良く取り除くためには、集塵極12と放電極との2電極間の電界の強さをできるだけ大きくする必要がある。
一般に、2電極間の電位差(印加電圧Vc)が大きくなると電界の強さが大きくなる一方で、2電極間の距離が長くなると電界の強さが小さくなることが知られている。即ち、湿式電気集塵装置の集塵効率に寄与する要素としては、印加電圧Vcだけでなく、2電極間の距離が存在することが知られている。
以上のことから、2電極間の距離を短縮することで電界の強さは大きくなるため、その分だけ集塵効率を高めることができる。しかしながら、2電極間の距離を過度に短縮してしまうと、当該2電極間で絶縁破壊が発生し、その結果火花放電が発生してしまう。このため、2電極間の距離をむやみに短縮することは得策ではなく、適切な範囲におさめる必要がある。そこで、以下、2電極間の適切な距離について説明する。
一般に、火花放電が発生しない場合のコロナ放電の維持電圧は、2電極間の距離1cmあたり、約4kV(約4kV/cm)である。
従って、適切な2電極間の距離dは、2電極間の電位差、即ち印加電圧Vc(kV)によって決定される。具体的には、適切な2電極間の距離dは、次の式(6)に示される通りである。
d(cm)=Vc(kV)/4(kv/cm) ・・・(6)
例えば、印加電圧Vcとして70kVが要求されるならば、式(6)より、2電極間の距離dとしては17.5cmが適切となる。
このことは、電極の形状によらず当てはまる。例えば、特許文献3に示されるように、線状の放電極と平面状の集塵電極(以下、「平面電極」と呼ぶ)を有する従来の集塵装置本体部に対して、コンデンサ41を搭載した本実施形態の直流高電圧入力部2及び直流高電圧発生部3を適用し、かつ、2電極間の距離dを17.5cmとすれば、理論的には、印加電圧Vc(kV)を70kVまで上昇させても、火花放電を発生させることなく安定した運転状態を実現することが可能になる。即ち、コンデンサ41の効果により、理論的には、平面電極であっても集塵効率を向上させることが可能である。
平面電極の一部に「そり」や「曲がり」等が生じたとしても、当該一部における2電極間の距離がその分だけ短縮されるため、同一の印加電圧Vcであっても、電界の強さが大きくなる。換言すると、「そり」や「曲がり」等により2電極間の距離が短縮されるに連れて、火花放電の発生電圧が小さくなるため、当初の印加電圧Vc=70kVをかけると、火花放電の発生が頻発して、安定した運転状態を継続できなくなる。
例えば、経年変化や熱等により、FRPの平板が全長の3%の割合で中央部に「そり」や「曲がり」等の変形が生じるとすると、長さが315cmの平板電極では、9.45cm(=315cm×0.03)の「そり」や「曲がり」等の変形が生じることになる。当初の2極間の距離dは17.5cmであるので、変形後の2極間の距離は8.05cm(=17.5cm−9.45cm)まで短縮してしまう。
従って、火花放電の発生を抑制するためには、印加電圧Vcを32.2kV(=8.05cm×4kV/cm)まで低下させなければならない。
従って、従来の平面電極では、経年変化や熱等による「そり」や「曲がり」等の変化を考慮して、仕様としての印加電圧Vcを予め32.2kVまで低下させておくか、或いは、経年変化や熱等による距離の短縮分も含めて2電極間の距離を予め長く設計しておく必要がある。
仕様として印加電圧Vcを32.2kVまで低下させれば、要求される集塵効率を確保することが非常に困難になるし、一方で、2電極間の距離を長く設計すれば、その分だけ湿式電気集塵装置が大型化して、コストや設置等各種各様の点において問題が生じてしまう。
ここで、本実施形態では、図2に示すように、集塵極12の「室」の個数は81個(=9×9個)である。従って、集塵極12の全体の略水平方向の一辺の長さを、上述の例の従来の平面電極の長さと同一の315cmにするならば、35cm×35cmの正方形状の開口部を有する「室」を用意すればよい。
この場合、このような「室」を、上述の平面電極と同様に、全長の3%の割合で中央部に「そり」や「曲がり」等の変形が生じるFRPの板で製作するならば、1つの「室」における一辺の長さは、約1cm(=35cm×0.03)程度しか短縮しない。
従って、1つの「室」内での放電極との距離、即ち2極間の距離は、16.5cm(=17.5cm−1cm)となる。この場合の印加電圧Vcとしては、66kV(=18.5cm×4kV/cm)程度の軽微の低下で済む。
なお、本段落の説明では従来の平面電極と比較すべく、集塵極12の室の一辺の長さが35cmとされたが、50cm程度にすることも可能である。50cm程度にされた場合であっても、同様の強度を確保することができ、かつ、当然ながら印加電圧Vcをより上昇させることができる。
さらに、上述したように、本実施形態では、各「室」の四隅は強固に固定されるので、このような「そり」や「曲がり」等の変形はさらに生じにくくなることが期待できる。この場合、印加電圧Vcの低下もさらに軽微で済むようになることが期待できる。
このように、本実施形態では、複数の「室」が繰り返し連続して配置されて集塵極12が構成されているので、経年変化や熱等による「そり」や「曲がり」等の変化をさほど考慮せずとも、仕様としての印加電圧Vcとして所望の電圧(上述の例では70kV)をそのまま採用して、湿式電気集塵装置を設計製作することができる。
そして、そのように設計製作されても、「そり」や「曲がり」等の変形はさほど生じない。従って、長期間使用しても、火花放電を発生させることなく、当初の印加電圧Vc(上述の例では70kV)をほぼ維持して運転することが可能になる。
以上のことから、本実施形態では、35〜50cmの長さの辺からなる四角形の「室」(角筒)が採用されている。
ところで、図示はしないが、本実施形態の湿式電気集塵装置に対して、安全上の目的で、特許文献3に開示されているような保護回路を適用してもよい。
即ち、火花放電が発生すると、当該火花放電が集塵極12の表面部位に到達する場合がある。このような場合、集塵極12のうち火花放電が到達した部位では、当該火花放電によるFRP樹脂や繊維の剥離等の損傷が生じて、導電性のFRPの耐蝕層が劣化し、導電性のFRPの耐腐食性を低下させる、という問題が生ずる。
このような問題を解決すべく、特許文献3には、火花放電が一旦発生すると、それ以降、連続した火花放電が発生してしまうことを抑制する自動制御を実行する保護回路が開示されている。具体的には、高圧発生装置(本実施形態の直流高電圧発生部3)からの印加電圧(従来は印加電圧Vであり、本実施形態では印加電圧Vc)を、火花が発生しない電圧まで瞬時に下げることによって、火花放電を停止させ、その後、再び元の印加電圧となるまで電圧を上昇させる、といった自動制御を実行する保護回路が特許文献3に開示されている。
ただし、このような保護回路が働いて(自動制御が行われて)印加電圧が低下している状態とは、湿式電気集塵装置の集塵効率が低下した状態であることを意味する。このような集塵効率が低下した状態で被処理廃ガスを次プロセスへ排出することは、瞬間的であるとはいえ、好ましくない。
ところが、本実施形態の湿式電気集塵装置では、上述したように、コンデンサ41の平滑化効果によって、実効的な印加電圧Erを従来よりも上昇させつつ、ピーク電圧Vpを従来よりも低下させることができる。このため、火花放電の発生頻度が非常に低くなるので、保護回路が働く頻度、即ち、集塵効率が低下した状態で被処理廃ガスを次プロセスへ排出してしまう頻度も非常に低くなることが期待できる。
さらに、背景技術で上述したように、湿式電気集塵装置の効率を左右するものとして、放電極と集塵極との間の印加電圧Vc以外に、集塵極2に流れる電流も存在する。詳述すれば、印加電圧Vcにより生ずる電界は、ダストやミスト等の粒子の荷電、及び、荷電された粒子(帯電粒子)の集塵極2への輸送に寄与する。一方、電流は、粒子の荷電、及び、粒子の集塵極2への圧着に寄与する。
このため、電圧と電流とのうち少なくとも一方でも不十分であれば、湿式電気集塵装置の集塵効率を大きく低下させることになる。このため、本実施形態の湿式電気集塵装置では、集塵極2に対する電流密度を、0.1mA/m2以上に規定している。
なお、電流密度の上限値は、特に限定されないが、設備的な理由から1.0mA/m2程度が上限値になると予測される。即ち、一般的に、設備の設計は余裕をもって行われるが、ダスト等の捕集を0.1mA/m2以上の電流密度で行うことができる設備に対して、極端に大きな電源装置を付けることは経済的に見合わない。このため、経験として実際には、0.6mA/m2程度の電流密度となるように設計されている。このことから、本実施形態の電流密度としては、0.1mA/m2程度〜1.0mA/m2程度までの間で規定すると好適である。
以上まとめると、本実施形態の湿式電気集塵装置は、従来の湿式電気集塵装置と比較して、次のように(1)乃至(4)の有利な効果を奏することが可能である。
これにより、印加電圧Vcの実効電圧Erを従来よりも上昇させつつ(例えば従来では40〜60kV程度であったものを、70〜80kV程度まで上昇させつつ)、印加電圧Vcのピーク電圧Vpを従来よりも抑制することが可能になる。印加電圧Vcの実効電圧Erの上昇は、集塵効率を高めることを意味し、印加電圧Vcのピーク電圧Vpの抑制は、火花放電の発生頻度の低下を意味する。
図8において、縦軸は集塵効率(%)を示しており、横軸は印加電圧(kV)を示している。
従来の湿式電気集塵装置では、上述したように、印加電圧は40〜60kV程度であったために、集塵効率は、最大でも99.6%程度であり、砒素(As)にいたっては印加電圧50kVで98%にも到達しないといった、低い値になっている。
これに対して、本実施形態の湿式電気集塵装置では印加電圧Vcを65〜100kVまで上昇することができるので、ダスト、鉛(Pb)、カドニウム(Cd)、及び砒素(As)の何れの集塵効率についても、99.8〜99.9%といった非常に高い値になっている。
その結果、長期間使用されても、放電極と集塵極12との接近による火花放電が発生する電圧を当初のまま低下させずに維持することができる。これにより、当初の印加電圧Vc、即ち上述の効果(1)とあわせれば、65〜100kVといった従来よりも非常に高い印加電圧Vcを維持した運転状態を、従来と比較して長期間維持することが可能になる。
図9は、本実施形態の湿式電気集塵装置の効果を示す図である。
図9において、縦軸は集塵効率(%)を示しており、横軸は電流密度(mA/m2)を示している。
従来の湿式電気集塵装置では、上述したように、電流密度については特に考慮されていなかったため、集塵効率は印加電圧のみに依存することとなり、電流密度の如何によっては集塵効率が低くなっていた。
これに対して、本実施形態の湿式電気集塵装置では電流密度を0.1mA/m2以上に規定することにより、ダスト、鉛(Pb)、カドニウム(Cd)、及び砒素(As)の何れの集塵効率についても、99.3〜99.9%を超えた非常に高い値を確保することが可能になる。
放電線25は、線状の通電線251と、この通電線251の一端から他端に亘って1対ずつ設けられた複数の刺線対252とにより構成される。
通電線251は、その長手方向に直交する断面形状が、図11(a)に示すように丸形であったり、図11(b)に示すように角形であったり、いかなる形状であってもよいが、図11(c)に示すように星形であることが好ましい。さらに、通電線251の断面形状は、6つの頂点を有する星形であって、隣接する頂点の間が凹状に湾曲しているものがより好ましい。
複数の刺線対252は、通電線251の長手方向に沿って1対ずつ等間隔に設けられている。隣接する刺線対252同士の間隔は、30〜60mmが好ましい。隣接する刺線対252同士の取り付け間隔を狭めた場合には、浮遊微粒子の帯電効率が上がり、集塵装置の集塵性能が向上することができる。しかしながら、隣接する刺線対252同士の取り付け間隔を所定の間隔よりも狭めてしまうと、刺線対252を構成する刺線252a、252bから発する放電電流が隣接する刺線対252同士で干渉し合うこととなる。その結果、放電線1本当たりの放電電流(電流密度)が減少し、結果的に集塵性能が劣化してしまうこととなる。このことから、本実施形態においては、隣接する刺線対252同士の取り付け間隔は、30〜60mmに形成されている。隣接する刺線対252同士の取り付け間隔が30〜60mmの時に最適な集塵性能を得ることができる。
通電線251に対する刺線252a、252bの固着方法は特に限定されないが、溶接によって取り付けるのが好ましい。これにより、品質面でのばらつきの少ない丈夫な有刺鉄線状の放電線25を簡易に量産することができる。
刺線252a、252bの溶接時には、先ず刺線252a、252bの略中央部を曲げてL形にし、このL形の刺線252a、252bの略中央部に形成されている屈曲部を通電線251に溶接する。これにより、刺線252a、252bが細い場合であっても、刺線252a、252bの変形を抑止し、複数の刺線対252を均一な形状にそろえることができる。また、刺線252a、252bと通電線251との取り付けは、通電線251の前述した凹状に湾曲している部分に刺線252a、252bの屈曲部の凸状に湾曲している部分を合わせるようにして固着させるのが好ましい。
具体的には例えば、角筒型集塵極を構成する各「室」の開口部の形状は、正方形である必要は特に無く、N角形(Nは3以上の整数値)であれば足り、この場合、上向きスプレーノズル27等は、各「室」のN個の角のうち、少なくとも1つの角の周囲に配設させればよい。
図13の例でも、集塵装置本体部1の筺体内部には、上部グリッド21と、集塵極12と、下部グリッド23と、電極ロッド24と、放電線25と、ウェイト26と、上向きスプレーノズル27と、洗浄用配管28とが設けられている。
図13の例の集塵極12は、開口部が6角形の形状を有する筒を「室」として、複数の「室」を繰り返し連続して配置することによって構成される。
なお、「室」の個数は、図13の例では10個とされているが、これは例示に過ぎず、任意の数でよい。
2・・・直流高電圧入力部
3・・・直流高電圧発生部
11・・・上部ケーシング
12・・・集塵極
13・・・下部ケーシング
14・・・架構
21・・・上部グリッド
23・・・下部グリッド
24・・・電極ロッド
25・・・放電線
26・・・ウェイト
27・・・上向きスプレーノズル
28・・・洗浄用配管
31・・・コンデンサボックス
32・・・ブスダクト
33・・・碍子室
41・・・コンデンサ
42・・・保護抵抗
43・・・保護抵抗
51・・・ブスバー
52・・・壁貫通碍子
53・・・閉止板
61・・・支持碍子
71・・・シリコン整流器
72・・・高電圧出力端子
251・・・放電線
252・・・刺線対
252a、252b・・・刺線
Claims (4)
- 直流高電圧を発生する高電圧発生部と、
前記高電圧発生部により発生された直流高電圧が印加される放電極と、
前記直流高電圧に基づいて前記放電極との間に発生する負コロナ放電によって、微粒子を集塵する集塵極と、
を備え、
前記放電極と前記集塵極との間に65kV以上の電圧が印加され、前記集塵極に対し0.1mA/m2以上で規定された電流密度の電流が流される、
ことを特徴とする湿式電気集塵装置。 - 前記集塵極は、所定の形状の開口部を有する多角筒を単位として、複数の前記単位の集合体により構成され、
前記放電極は、前記集塵極を構成する前記複数の単位の各々の中に収容されている、
請求項1に記載の湿式電気集塵装置。 - 前記集塵極の前記単位は、35〜50cmの長さの辺からなる四角形の筒である、
請求項2に記載の湿式電気集塵装置。 - 前記微粒子は、少なくとも鉛、カドミニウム、砒素の一種類以上を含む排気ガスから集塵される、
請求項1乃至3のうち何れか1項に記載の湿式電気集塵装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012067771A JP5804516B2 (ja) | 2012-03-23 | 2012-03-23 | 湿式電気集塵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012067771A JP5804516B2 (ja) | 2012-03-23 | 2012-03-23 | 湿式電気集塵装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013198848A true JP2013198848A (ja) | 2013-10-03 |
JP5804516B2 JP5804516B2 (ja) | 2015-11-04 |
Family
ID=49519508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012067771A Active JP5804516B2 (ja) | 2012-03-23 | 2012-03-23 | 湿式電気集塵装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5804516B2 (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105233990A (zh) * | 2015-10-22 | 2016-01-13 | 南京信息工程大学 | 一种用于湿式电除尘器的鱼骨针型阴极线 |
CN105363555A (zh) * | 2014-08-28 | 2016-03-02 | 住友金属矿山工程株式会社 | 一种湿式电子集尘器、其使用的放电线以及用于湿式电子集尘器的电源控制装置和方法 |
WO2016031024A1 (ja) * | 2014-08-28 | 2016-03-03 | 住友金属鉱山エンジニアリング株式会社 | 湿式電気集塵機及びそれに用いる放電線 |
WO2016031025A1 (ja) * | 2014-08-28 | 2016-03-03 | 住友金属鉱山エンジニアリング株式会社 | 湿式電気集塵機 |
JP2016049466A (ja) * | 2014-08-28 | 2016-04-11 | 住友金属鉱山エンジニアリング株式会社 | 湿式電気集塵装置 |
WO2016153046A1 (ja) * | 2015-03-26 | 2016-09-29 | 住友金属鉱山エンジニアリング株式会社 | 電気集塵装置用の重金属除去支援装置 |
JP2017042751A (ja) * | 2015-08-28 | 2017-03-02 | 住友金属鉱山エンジニアリング株式会社 | 電気集塵機 |
JP2020011208A (ja) * | 2018-07-19 | 2020-01-23 | 住友金属鉱山エンジニアリング株式会社 | 電気集塵装置及びその運転方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06190300A (ja) * | 1992-12-25 | 1994-07-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ダクト型電気集じん装置 |
JPH0691965B2 (ja) * | 1986-05-30 | 1994-11-16 | 新電元工業株式会社 | 電気集塵装置の保護回路 |
JP2004019534A (ja) * | 2002-06-14 | 2004-01-22 | Toyota Motor Corp | 排気ガス浄化装置 |
JP2004028026A (ja) * | 2002-06-27 | 2004-01-29 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化装置 |
JP2005074291A (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気集塵装置 |
-
2012
- 2012-03-23 JP JP2012067771A patent/JP5804516B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0691965B2 (ja) * | 1986-05-30 | 1994-11-16 | 新電元工業株式会社 | 電気集塵装置の保護回路 |
JPH06190300A (ja) * | 1992-12-25 | 1994-07-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ダクト型電気集じん装置 |
JP2004019534A (ja) * | 2002-06-14 | 2004-01-22 | Toyota Motor Corp | 排気ガス浄化装置 |
JP2004028026A (ja) * | 2002-06-27 | 2004-01-29 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化装置 |
JP2005074291A (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気集塵装置 |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105363555A (zh) * | 2014-08-28 | 2016-03-02 | 住友金属矿山工程株式会社 | 一种湿式电子集尘器、其使用的放电线以及用于湿式电子集尘器的电源控制装置和方法 |
WO2016031024A1 (ja) * | 2014-08-28 | 2016-03-03 | 住友金属鉱山エンジニアリング株式会社 | 湿式電気集塵機及びそれに用いる放電線 |
WO2016031025A1 (ja) * | 2014-08-28 | 2016-03-03 | 住友金属鉱山エンジニアリング株式会社 | 湿式電気集塵機 |
JP2016049466A (ja) * | 2014-08-28 | 2016-04-11 | 住友金属鉱山エンジニアリング株式会社 | 湿式電気集塵装置 |
WO2016153046A1 (ja) * | 2015-03-26 | 2016-09-29 | 住友金属鉱山エンジニアリング株式会社 | 電気集塵装置用の重金属除去支援装置 |
JPWO2016153046A1 (ja) * | 2015-03-26 | 2018-01-18 | 住友金属鉱山エンジニアリング株式会社 | 電気集塵装置用の重金属除去支援装置 |
CN107614113A (zh) * | 2015-03-26 | 2018-01-19 | 住友金属矿山工程株式会社 | 电除尘装置用重金属去除辅助装置 |
JP2017042751A (ja) * | 2015-08-28 | 2017-03-02 | 住友金属鉱山エンジニアリング株式会社 | 電気集塵機 |
CN105233990A (zh) * | 2015-10-22 | 2016-01-13 | 南京信息工程大学 | 一种用于湿式电除尘器的鱼骨针型阴极线 |
JP2020011208A (ja) * | 2018-07-19 | 2020-01-23 | 住友金属鉱山エンジニアリング株式会社 | 電気集塵装置及びその運転方法 |
JP7311224B2 (ja) | 2018-07-19 | 2023-07-19 | 住友金属鉱山エンジニアリング株式会社 | 電気集塵装置及びその運転方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5804516B2 (ja) | 2015-11-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5804516B2 (ja) | 湿式電気集塵装置 | |
JP5950322B2 (ja) | 湿式電気集塵装置 | |
AU2003247600C1 (en) | An electrostatic fluid accelerator for and method of controlling a fluid flow | |
JPS625237Y2 (ja) | ||
KR101039281B1 (ko) | 오존발생 저감용 전기집진장치 | |
US20050051028A1 (en) | Electrostatic precipitators with insulated driver electrodes | |
Muzafarov et al. | Improving the efficiency of electrostatic precipitators | |
CN106179753B (zh) | 静电集尘器结构 | |
CN108212536A (zh) | 方法及设备 | |
JP2016049466A (ja) | 湿式電気集塵装置 | |
CN203648705U (zh) | 设有金属网片的静电除尘器 | |
WO2016031024A1 (ja) | 湿式電気集塵機及びそれに用いる放電線 | |
CN105363555A (zh) | 一种湿式电子集尘器、其使用的放电线以及用于湿式电子集尘器的电源控制装置和方法 | |
JP7311224B2 (ja) | 電気集塵装置及びその運転方法 | |
JP2014107202A (ja) | イオン発生装置及び電気機器 | |
JP5430585B2 (ja) | 最適な放出領域を用いた静電フィルタリング装置 | |
JP2015024380A (ja) | 電気集塵装置 | |
JP3552863B2 (ja) | トンネル用電気集じん機 | |
JP2006167641A (ja) | 電気集塵機用高電圧荷電装置 | |
CN204841948U (zh) | 一种防滴漏管道 | |
JPH08252482A (ja) | 電気集塵方法及び電気集塵装置 | |
CN209317918U (zh) | 一种油烟净化电极装置 | |
JP7078412B2 (ja) | 電気集塵装置 | |
KR20180095163A (ko) | 마이크로 펄스 전원 장치 및 이를 이용한 전기 집진 장치 | |
CN211756010U (zh) | 一种锯齿形条状阴极线 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140407 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150203 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150406 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150804 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150826 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5804516 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |