JP2013244423A - 集じん効率最適化システムおよび集じん効率最適化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のフローと、各フローを構成する複数のセクションとを有する電気集じん装置において、荷電不良が発生した場合であっても集じん効率の低下を低減する集じん効率最適化システムおよび集じん効率最適化方法を提供する。
【解決手段】 複数のフローＦと、各フローＦを構成する複数のセクションＳとを有する電気集じん装置２の集じん効率最適化システム１であって、各フローＦへの排ガスＧの流入量を調節可能な補助ダンパ２２と、荷電不良が発生し荷電停止したセクションＳを検出する荷電停止検出部３１と、荷電停止検出部３１で検出されたセクションＳに該当するフローＦへの排ガスＧの流入量が他のセクションＳへの排ガスＧの流入量の１／２となるように補助ダンパ２２を制御する補助ダンパ制御部３２と、を備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、複数のフローと、各フローを構成する複数のセクションとを有する電気集じん装置において、荷電不良が発生した場合であっても集じん効率の低下を低減する集じん効率最適化システムおよび集じん効率最適化方法に関する。

火力発電所の脱じん装置としては、例えば電気集じん装置(ＥＰ:Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ)が知られている。ここで、電気集じん装置とは、直流高電圧によってコロナ放電を発生させ、放電極部においてガス中のダストを帯電させて、この帯電粒子を電極間に形成された電界中に通過させ、集じん極部においてガスと分離捕集する装置である。大規模（大容量）火力発電所では、大量の排ガスを処理するために、複数のガスフローを複数段に分けて複数区画（セクション）を構成するようになっている。これにより、１段目で処理しきれずガス中に残ったばいじんを、次段以降で処理することができるため、ばいじんをより削減できるようになっている。電気集じん装置の各フローの入口にはダンパが設置されており、通常時は全開となるように開度を制御する。また、集じん極部を叩いてばいじんを分離捕集する際には、ダンパが全閉となるように開度を制御する。

このような電気集じん装置は、経年劣化によって放電極部に短絡が発生し荷電不良を生じるようになる。このような場合には、電気集じん装置の内部を点検する必要があるため、ばいじんの規制値の許容範囲内となるように、荷電不良が発生したセクションの荷電を停止し閉鎖する必要がある。

電気集じん装置に関して、荷電停止した際も出口煤煙濃度が排出規制値を満たすよう援助することができる荷電停止時運転制御装置に関する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００９−１３１７５８号公報

ところで、電気集じん装置の１セクションを荷電停止した状態での運転方法は、例えば以下のようなものが考えられる。
（１）ダンパを制御せずに運転
（２）該フローのダンパを閉止して運転
（３）該フローのダンパの開度を小さくして運転

しかしながら、（１）の場合は、排ガスが荷電停止したセクションにもそのまま流入してしまうため、集じん効率の低下が大きくなるという問題がある。また、（２）の場合は、荷電停止したセクションが閉止されてしまうため、他のセクションへの排ガスの流入量が増加してしまうため、集じん効率の低下が大きくなるという問題がある。さらに、（３）の場合は、既設のダンパにおいては、ダンパが傾斜した側の壁際で極端にガス流速が遅くなるおそれがあり、部分的にガス流速が設計値を超えるおそれがあるとともに、集じん効率の大幅な低下が予測されるものであった。

そこで、この発明は、複数のフローと、各フローを構成する複数のセクションとを有する電気集じん装置において、荷電不良が発生した場合であっても集じん効率の低下を低減する集じん効率最適化システムおよび集じん効率最適化方法を提供することを目的としている。

前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、複数のフローと、前記各フローを構成する複数のセクションとを有する電気集じん装置の集じん効率最適化システムであって、前記各フローへのガスの流入量を調節可能な流入量調節手段と、荷電不良が発生し荷電停止したセクションを検出する荷電停止検出手段と、前記荷電停止検出手段で検出された前記セクションに該当する前記フローへのガスの流入量が所定量となるように前記流入量調節手段を制御する流入量調節手段制御手段と、を備えることを特徴とする集じん効率最適化システムである。

この発明によれば、荷電停止検出手段によって荷電不良が検出されると、当該セクションへのガスの流入量が所定量となるように、流入量調節手段制御手段によって流入量調節手段が制御される。

請求項２の発明は、複数のフローと、前記各フローを構成する複数のセクションとを有する電気集じん装置の集じん効率最適化方法であって、前記各フローへのガスの流入量を調節可能な流入量調節手段を配設し、荷電不良が発生し荷電停止したセクションを検出し、荷電停止した前記セクションに該当する前記フローへのガスの流入量が所定量となるように前記流入量調節手段を制御する、ことを特徴とする集じん効率最適化方法である。

請求項１または請求項２に記載の発明によれば、荷電不良が発生し荷電停止したセクションに該当するフローへのガスの流入量を調節して削減できるので、荷電停止したセクションへガスがそのまま流入してしまうことを防止できるため、ガスが未処理となることを防止し、集じん効率の低下を低減することができる。また、荷電停止したセクションを閉止しないので、他のセクションに該当するフローへのガスの流入量が増加することを抑制できるため、集じん効率の低下を防止することができる。このため、電気集じん装置における集じん効率を維持することができるので、環境負荷の増大を抑止可能である。

また、荷電不良が発生したセクションに該当するフローへのガスの流入量を削減するので、例えば異なるフローのセクションで荷電不良が発生した場合であっても、該当セクションに該当するフローへのガスの流入量を削減することができる。このため、荷電停止した複数のセクションを閉止してしまわないので、他のセクションに該当するフローへのガスの流入量が大幅に増加することを防止し、集じん効率の低下を防止することができる。これにより、複数のセクションで荷電不良が発生した場合であっても、集じん効率の低下を低減することができる。

この発明の実施の形態に係る電気集じん装置の概略構成図である。 図１の電気集じん装置の集じん効率を維持するための集じん効率最適化システムを示す概略構成ブロック図である。 図１の電気集じん装置のセクションの状態を示す概略図であり、１セクションが停止した状態を示している。 図１の電気集じん装置のセクションの状態を示す概略図であり、複数フローの１セクションが停止した状態を示している。 従来の電気集じん装置のセクションの状態を示す概略図であり、同一フローの２セクションが停止した状態を示している。

つぎに、この発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。

図1ないし図４は、この発明の実施の形態を示している。集じん効率最適化システム１は、図１に示すような複数のフローＦ１〜Ｆ４と、各フローＦ１〜Ｆ４を構成する複数のセクションＳ１−１〜Ｓ４−２とを有する電気集じん装置２において、荷電不良が発生した場合であっても集じん効率の低下を低減するものである。集じん効率最適化システム１は、図２に示すように、主として、電気集じん装置２と電気集じん装置２を制御するための集じん効率最適化装置３とを備えている。

電気集じん装置２は、この実施の形態では図１に示すように、４つフローＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４が、それぞれ２段に分けられて、８つのセクションＳ１−１、Ｓ１−２、・・・、Ｓ４−１、Ｓ４−２を有している。この電気集じん装置２は、各フローＦの入口側にダンパ２１がそれぞれ配設されており、通常時は排ガスＧが各フローＦおよび各セクションＳに均等に流入するように設定されている。各ダンパ２１は、開閉が制御可能であり、通常時は開状態に、集じん極部（図示略）を叩いてばいじんを分離捕集する際には閉状態になるように制御されている。

流入量調節手段としての補助ダンパ２２は、各フローＦの入口側であってダンパ２１の上流側に配設されており、各フローＦへの排ガスＧの流入量を調節可能なダンパである。補助ダンパ２２は、図２に示すように、後述する集じん効率最適化装置３の流入量調節手段制御手段としての補助ダンパ制御部３２によって開閉制御されるものである。この補助ダンパ２２は、２枚の羽根板によって略くの字型に形成されており、角度が調節可能となっており、流路に対する開度を調節自在である。具体的には、補助ダンパ２２を流路に対して開いた状態では、該フローＦへ流入する排ガスＧの流入量を小さくし、補助ダンパ２２を流路に対して閉じた状態では、該フローＦへ流入する排ガスＧの流入量を大きくすることができる。この実施の形態では、具体的には、荷電停止したセクションＳに該当するフローＦの流入量が他のセクションＳに該当するフローＦの流入量の１／２となるように、該補助ダンパ２２の開度を小にする。ここで、荷電停止したセクションＳに該当するフローＦの流入量を他のセクションＳに該当するフローＦの流入量の１／２とするのは、荷電を継続している健全セクションＳにおける残ばいじん量と、荷電停止した不健全セクションＳにおける残ばいじん量とが等しくなるようにするためである。

放電極２３は、各セクションＳにそれぞれ配設されており、該セクションＳに荷電不良などの不具合が発生した際に荷電停止するように制御されている。つまり、例えばセクションＳ２−１の放電極２３が荷電停止した場合であっても、他のセクションＳの放電極２３は荷電が継続されるようになっている。この放電極２３は、図２に示すように、後述する集じん効率最適化装置３の荷電停止検出部３１によって、その荷電状態が常時監視されており、荷電停止が検出されるようになっている。

このような電気集じん装置２は、一般的な構成の電気集じん装置と同等の構成であるため、詳細な説明は省略する。

集じん効率最適化装置３は、図２に示すように、主として荷電停止検出部３１と、補助ダンパ制御部３２と、記憶部３３と、これらの制御を行う制御部３０とを備えている。この集じん効率最適化装置３は、火力発電所の監視制御室（図示略）に配設されている。

荷電停止検出部３１は、放電極２３の荷電状態を常時監視しており、荷電不良が発生して荷電停止したセクションＳを検出して、そのデータを制御部３０に伝送するものである。

補助ダンパ制御部３２は、荷電停止検出部３１で検出されたセクションＳに該当するフローＦへの排ガスＧの流入量が所定量となるように、該セクションＳのフローＦに配設されている補助ダンパ２２を制御する機能を有するプログラム、タスクである。すなわち、補助ダンパ制御部３２は、荷電停止検出部３１から制御部３０に荷電停止したセクションＳのデータが伝送されたと判断すると、該セクションＳの補助ダンパ２２に制御信号を伝送するようになっている。この補助ダンパ制御部３２は、電気集じん装置２の稼働中、つまり、集じん効率最適化システム１の稼働中は常時起動されるように、制御部３０によってプログラミングされている。

具体的には例えば、補助ダンパ制御部３２は、図３に示すように、荷電停止検出部３１がセクションＳ２−１の荷電停止を検出した場合は、セクションＳ２−１に該当するフローＦ２の流入量が健全セクションＳに該当するフローＦの流入量の１／２となるように、図１に示すセクションＳ２−１、つまり、フローＦ２の補助ダンパ２２の開度を小にする。

また、例えば、補助ダンパ制御部３２は、図４に示すように、荷電停止検出部３１が２つのセクションＳ２−１、Ｓ４−２の荷電停止を検出した場合は、セクションＳ２−１、Ｓ４−２の流入量が健全セクションＳの流入量の１／２となるように、図１に示すセクションＳ２−１、Ｓ４−２、つまり、フローＦ２、Ｆ４の各補助ダンパ２２の開度を小にする。

記憶部３３は、荷電停止検出部３１によって検出されたデータや、制御部３０に伝送されたその他の運転データを記憶したり、プログラム、タスクを記憶したりしている。

制御部３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などで構成され、プログラム、タスクとしての補助ダンパ制御部３２を起動したりするものである。

次に、このような構成の集じん効率最適化システム１における電気集じん装置２の制御方法および作用について説明する。ここで、電気集じん装置２の運転時は、荷電停止検出部３１によって放電極２３の荷電状態が常時監視され、そのデータが制御部３０に伝送されている。

例えば、図３に示すようにセクションＳ２−１において荷電不良が発生し、荷電停止されると、荷電停止検出部３１によってセクションＳ２−１の荷電停止が検出されて、そのデータが制御部３０に伝送される。

そして、補助ダンパ制御部３２によって、制御部３０がデータを受信したことが検知されて、荷電停止しているセクションＳ２−１に該当するフローＦ２への排ガスＧの流入量が他のセクションＳに該当するフローＦへの排ガスＧの流入量の１／２に減少するように、フローＦ２に配設されている補助ダンパ２２の開度が調節されて、フローＦ２の流入量が削減される。

ここで、この実施の形態における電気集じん装置２は、各フローＦがそれぞれ２段に分けられていることから、１段ごとの集じん効率ηを９０％とすると、電気集じん装置２の集じん効率ηは９９％となる。

この実施の形態においては、１段目のセクション（不健全セクション）Ｓ２−１は荷電停止されて集じん処理がされず、他のセクション（健全セクション）Ｓ１−１、Ｓ３−１、Ｓ４−１は荷電されており集じん処理が継続されている。このとき、不健全セクションＳ２−１に該当するフローＦ２への排ガスＧの流入量は、健全セクションＳ１−１、Ｓ３−１、Ｓ４−１に該当するフローＦ１、Ｆ３、Ｆ４への排ガスＧの流入量の１／２となるように制御される。つまり、具体的には、不健全セクションＳ２−１には、排ガスＧの１／７が流れ、健全セクションＳ１−１、Ｓ３−１、Ｓ４−１には、それぞれ排ガスＧの２／７が流れる。また、２段目のセクションＳ１−２、Ｓ２−２、Ｓ３−２、Ｓ４−２は、いずれも荷電されて集じん処理が継続されており、それぞれ１段目と同じ流入量の排ガスＧが流れる。ここで、不健全セクションＳ２−１の排ガスＧの流入量は、健全セクションＳ１−１、Ｓ３−１、Ｓ４−１の排ガスＧの流入量の１／２であり、残るばいじん量が等しくなるように設定されている。ここで、集じん率（１−η）の対数は、荷電時間（滞留時間）ｔに比例することが知られている。具体的には、残るばいじん量は、健全セクションでは、１０^{−２×７／８}＝１０^{−１．７５}であり、不健全セクションでは、１０^{−１×７／４}＝１０^{−１．７５}である。これらにより、この場合の電気集じん装置２の集じん効率η１は、
η１＝１００％−１０^{−１．７５}％
＝１００％−１．７８％
＝９８．２２％
と、算出される。ここで、１．７８％は、ばいじん量である。

これに対して、従来の電気集じん装置において流入量を制御しない場合は、不健全セクションＳ２−１が荷電停止しても、各フローＦ、各セクションＳにそれぞれ排ガスＧの１／４の流入量が流れる。このため、集じん効率η２を、１００％−（通過するばいじん量の割合）で算出すると、この場合の従来の電気集じん装置の集じん効率η２は、
η２＝１００％−（（１０％×１／４）＋（１％×３／４））
＝１００％−３．２５％
＝９６．７５％
と、算出される。ここで、３．２５％は、ばいじん量である。

また、図５に示すように従来の電気集じん装置において不健全セクションＳ２−１への排ガスＧの流入をカット、すなわち、フローＦ２への排ガスＧの流入をカットする場合は、健全セクションＳ１−１、Ｓ３−１、Ｓ４−１には、それぞれ排ガスＧの１／３が流れることになるため、流入量は４／３倍となり、滞留時間ｔは３／４倍となる。これにより、滞留時間ｔの変化から集じん効率ηを算出することができる。つまり、集じん効率η３は、
η３＝１００％−１０^{−（３／４＋３／４）}％
＝１００％−１０^−１．５％
＝１００％−３．１６％
＝９６．８４％
と、算出される。ここで、３．１６％は、ばいじん量である。

したがって、集じん効率ηはη１＞η２＞η３となり、具体的にはη２の９６．７５％や、η３の９６．８４％からη１の９８．２２％に改善する。また、ばいじん量も５６％低減する。

また、例えば、図４に示すように複数セクションＳ２−１、Ｓ４−２に荷電不良が発生し、荷電停止されると、この実施の形態における電気集じん装置２は、不健全セクションＳ２−１、Ｓ４−２に該当するフローＦ２、Ｆ４への排ガスＧの流入量が健全セクションＳに該当するフローＦへの排ガスＧの流入量の１／２に減少するように、フローＦ２、Ｆ４に配設されている各補助ダンパ２２の開度が調節される。このため、不健全セクションＳ２−１、Ｓ４−２には、排ガスＧの１／６が流れ、健全セクションＳ１−１、Ｓ３−１には、それぞれ排ガスＧの１／３が流れる。このとき、不健全セクションＳ２−１、Ｓ４−２と、健全セクションＳ１−１、Ｓ３−１は、残るばいじん量が等しくなるように設定されており、残るばいじん量は、具体的には、健全セクションでは、１０^{−２×３／４}＝１０^−１．５であり、不健全セクションでは、１０^{−１×３／２}＝１０^−１．５である。これらにより、この場合の電気集じん装置２の集じん効率η４は、
η４＝１００％−１０^−１．５％
＝１００％−３．１６％
＝９６．８４％
と、算出される。ここで、３．１６％は、ばいじん量である。

これに対して、従来の電気集じん装置において不健全セクションＳ２−１、Ｓ４−２への排ガスＧの流入をカット、すなわち、フローＦ２、Ｆ４への排ガスＧの流入をカットする場合は、健全セクションＳ１−１、Ｓ３−１には、それぞれ排ガスＧの流入量の１／２が流れることになるため、流入量は２倍となり、滞留時間ｔは１／２倍となる。つまり、集じん効率η５は、
η５＝１００％−（（１０％×１／２）＋（１％×１／２））
＝１００％−５．５％
＝９４．５％
と、算出される。ここで、５．５％は、ばいじん量である。

したがって、集じん効率ηは９４．５％から９６．８４％に改善する。また、ばいじん量も５７％低減する。

このように、電気集じん装置２において、荷電不良が発生した場合であっても、補助ダンパ制御部３２によって該セクションＳに該当するフローＦの流入量が所定量となるように補助ダンパ２２を制御することにより、集じん効率ηの低下が低減されるとともに、ばいじん量も低減される。

以上のように、この集じん効率最適化システム１および集じん効率最適化方法によれば、荷電不良が発生し荷電停止したセクションＳに該当するフローＦへの排ガスＧの流入量を削減できるので、荷電停止したセクションへ排ガスＧがそのまま流入してしまうことを防止できるため、集じん効率ηの低下を防止することができる。また、荷電停止したセクションＳが閉止されて、他のセクションＳに該当するフローＦへの排ガスＧの流入量が増加することを防止できるため、集じん効率ηの低下を防止することができる。具体的には、荷電停止したセクションＳに流入した排ガスＧは、同一フローＦの他のセクションＳにおいて処理できるため、効率的に排ガスＧを処理することが可能である。なお、この際に、荷電停止したセクションＳに流入する排ガスＧの流入量が削減されているため、同一フローＦの他のセクションＳが高負荷になることがなく、排ガスＧを効果的に処理可能である。このため、電気集じん装置２における集じん効率ηを維持することができるので、環境負荷の増大を抑止可能である。

また、荷電不良が発生したセクションＳに該当するフローＦへの排ガスＧの流入量を削減するので、例えば異なるフローＦのセクションＳで荷電不良が発生した場合であっても、該当セクションＳへの排ガスＧの流入量を削減することができる。このため、荷電停止した複数のセクションＳを閉止してしまわないので、他のセクションＳへの排ガスＧの流入量が大幅に増加することを防止し、集じん効率ηの低下を防止することができる。これにより、複数のセクションＳで荷電不良が発生した場合であっても、集じん効率ηの低下を低減することができる。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、補助ダンパ２２は、２枚の羽根板によって略くの字型に形成されているものとして説明したが、流入量を調節可能なものであればよく、その形状は限定されないことはもちろんである。

また、同一フローＦの全てのセクションＳ、例えば図５に示すようにセクションＳ２−１とＳ２−２とで荷電停止した場合は、当該フローＦ２においてはいずれのセクションＳ２−１、Ｓ２−２ともに荷電停止しており排ガスＧを処理できないため、フローＦ２への排ガスＧの流入量がゼロとなるように補助ダンパ２２を制御するように補助ダンパ制御部３２をプログラミングしてもよい。

１ 集じん効率最適化システム
２ 電気集じん装置
２１ ダンパ
２２ 補助ダンパ（流入量調節手段）
２３ 放電極
３ 集じん効率最適化装置
３１ 荷電停止検出部（荷電停止検出手段）
３２ 補助ダンパ制御部（流入量調節手段制御手段）
３０ 制御部
Ｆ フロー
Ｓ セクション
Ｇ 排ガス（ガス）

Claims (2)

1. 複数のフローと、前記各フローを構成する複数のセクションとを有する電気集じん装置の集じん効率最適化システムであって、
   前記各フローへのガスの流入量を調節可能な流入量調節手段と、
   荷電不良が発生し荷電停止したセクションを検出する荷電停止検出手段と、
   前記荷電停止検出手段で検出された前記セクションに該当する前記フローへのガスの流入量が所定量となるように前記流入量調節手段を制御する流入量調節手段制御手段と、
   を備えることを特徴とする集じん効率最適化システム。
2. 複数のフローと、前記各フローを構成する複数のセクションとを有する電気集じん装置の集じん効率最適化方法であって、
   前記各フローへのガスの流入量を調節可能な流入量調節手段を配設し、
   荷電不良が発生し荷電停止したセクションを検出し、
   荷電停止した前記セクションに該当する前記フローへのガスの流入量が所定量となるように前記流入量調節手段を制御する、
   ことを特徴とする集じん効率最適化方法。

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