JP2022155785A - electric dust collector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気中の浮遊粒子を帯電させて静電気力で捕集する電気集塵機に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrostatic precipitator that charges suspended particles in the air and collects them by electrostatic force.
従来、この種の電気集塵機は、帯電部の放電極に直流高電圧を印加し、正コロナまたは負コロナを発生させ、帯電部を通過する粉塵に正または負の電荷をもたせて帯電する。この帯電した粉塵を、直流高電圧が印加された荷電極板と、接地に繋がれた集塵極板を有する集塵部の高電界により、静電気力で集塵極板面上に捕集する技術が広く一般的に知られている(特許文献1,2)。
Conventionally, this type of electrostatic precipitator applies a high DC voltage to the discharge electrode of the charging section to generate a positive or negative corona, thereby charging the dust passing through the charging section with a positive or negative charge. The charged dust is collected on the surface of the dust collecting electrode plate by electrostatic force due to the high electric field of the dust collecting part having the charging electrode plate to which a DC high voltage is applied and the dust collecting electrode plate connected to the ground. The technology is widely and commonly known (
そして、道路トンネル内の粉塵除去に用いられる電気集塵機は、大量の空気を処理するため、大型となっていた。 In addition, the electrostatic precipitator used for dust removal in road tunnels has become large in order to process a large amount of air.
公知の技術である電気集塵原理について図7、図8を参照しながら説明する。図7に示すように、電気集塵機の集じんユニットは帯電部101と集塵部102により構成される。通風方向は、帯電部101から、集塵部102への向き(図7における左下から右上)である。図8に示すように、帯電部101と集塵部102にはそれぞれ-10kVと-7.2kVの直流高電圧が直流電源107、直流電源108から供給されている。帯電部101は、放電のためのトゲを持つ放電極板103と接地極板104により構成される。放電極板103に-10kVの直流高圧が印加され、放電極板103と接地極板104の間の空間に負コロナ放電が発生する。この負コロナにより発生した負イオンが、空間中の粉塵(図示せず)に負の電荷を与え、粉塵は負に帯電される。帯電した粉塵は後段の集塵部102における、荷電極板105と集塵極板106間で形成される電界により、クーロン力で集塵極板106上に捕集される(集塵原理)。簡単のため、それぞれの極板は2枚ずつしか描かれていないが、実際には帯電部それぞれの極板は数十枚で構成されている。
The principle of electric dust collection, which is a known technology, will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. As shown in FIG. 7, the dust collection unit of the electrostatic precipitator is composed of a
このような電気集塵機の集塵部102においては、集塵面積を多く確保するために、荷電極板105と集塵極板106は、略同じ大きさ、形状の極板を、風向に対して交互に、かつ、平行に配置している。そして、上述のとおり、荷電極板105と集塵極板106の間に電界を形成して、図6の場合(マイナス荷電の場合)、負に帯電した粒子は集塵極板106に付着して捕集されることになる。このように集塵極板106の表面上に粒子が付着することによって粉塵を除去するので、集塵極板106の面積が大きいほど集塵効率が大きくなる。すなわち、集塵効率を確保するため、極板の面積が大きくなるとともに、電気集塵機全体も大きく、重くなる。
In the
しかしながら、電気集塵機は、設置スペースも限られており、また、輸送、現場施工・保守面からも、できるだけ小型・軽量化することが求められている。そのため、集塵効率を確保しながら軽量化を図ることは、電気集塵機の課題の一つであった。 However, the installation space of the electrostatic precipitator is limited, and it is required to be as small and light as possible from the viewpoint of transportation, on-site construction and maintenance. Therefore, reducing the weight while ensuring dust collection efficiency has been one of the challenges of electrostatic precipitators.
そして、この目的を達成するために、本発明に係る電気集塵機は、帯電極板と接地極板を交互に配置した帯電部と、荷電極板と集塵極板が平行かつ交互に並列した集塵部を有し、前記荷電極板の流出側に、複数の開孔を持たせる。これにより所期の目的を達成するものである。 In order to achieve this object, the electrostatic precipitator according to the present invention comprises a charging section in which charging electrode plates and ground electrode plates are alternately arranged, and a collector in which charging electrode plates and dust collection electrode plates are arranged in parallel and alternately. It has a dust part and has a plurality of apertures on the outflow side of the charging electrode plate. This achieves the intended purpose.
本発明によれば、荷電極板の流出側に複数の開孔を設けたことで、電気集塵機を軽量化することができる。また、荷電極板の開孔縁近傍では不平等電界が形成され、電気力線の集中する開孔端部に粒子が引き寄せられ、付着・捕集されることになる。以上から、集塵効率を低下させることなく、電気集塵機を軽量化するという効果が得られる。 According to the present invention, by providing a plurality of openings on the outflow side of the charge electrode plate, the weight of the electrostatic precipitator can be reduced. In addition, a nonuniform electric field is formed in the vicinity of the edge of the aperture of the charge electrode plate, and the particles are attracted to the edge of the aperture where the lines of electric force concentrate, and are adhered and collected. As described above, the effect of reducing the weight of the electrostatic precipitator can be obtained without lowering the dust collection efficiency.
本発明に係る電気集塵機は、帯電極板と接地極板を交互に配置した帯電部と、荷電極板と集塵極板が平行かつ交互に並列した集塵部を有する。荷電極板は、流出側に複数の開孔を持つ。 An electrostatic precipitator according to the present invention has a charging section in which charging electrode plates and ground electrode plates are alternately arranged, and a dust collecting section in which charging electrode plates and dust collection electrode plates are arranged in parallel and alternately. The charging electrode plate has a plurality of apertures on the outflow side.
これによって、集塵極板1枚当たりの重量が軽くなり、さらには、電気集塵装置全体も軽量化される。また、荷電極板に開孔を設けることで、開孔縁近傍では不平等電界を形成することになる。不平等電界領域では、電気力線が集中することや、グラディエント力と相まって、平等電界中よりも大きな力で集塵することができる。集塵部の流出側端に粉塵が多く集まるのはこのためである。開孔を多数設けることにより、この不平等電界領域を多数生み出すことができるため、集塵能力の向上につながる。 As a result, the weight of each dust collecting electrode plate can be reduced, and the weight of the entire electrostatic precipitator can also be reduced. Also, by providing the charge electrode plate with an aperture, a non-uniform electric field is formed in the vicinity of the edge of the aperture. In the non-uniform electric field region, the lines of electric force are concentrated, and together with the gradient force, dust can be collected with a greater force than in the uniform electric field. This is the reason why a large amount of dust collects at the outflow end of the dust collector. By providing a large number of openings, a large number of non-uniform electric field regions can be created, leading to an improvement in dust collecting performance.
一方で、この不平等電界領域によって粉塵が堆積し限界を超えると、やがて剥離し、再飛散する。従来では、集塵部流出側端の不平等電界領域に堆積した粉塵が限度量を超えるとやがて剥離し、再飛散すると考えられていた。従来では、荷電極板と集塵極板の流出側端の位置を変えたり、新しく再飛散防止用の極板を設けたりすることで、再飛散粉塵を再捕集する技術が公開されている(特許文献1,2)。本発明に係る集塵機の集塵部では、不平等電界領域を増やすことができるので、不平等電界領域で集塵容量が増え、集塵効率は保たれる。また、再飛散粒子は誘導帯電により電極と同一極性に帯電して再飛散し、飛散した点より風下の集塵極板により再捕集することができる。これも集塵効率向上に寄与する。
On the other hand, if the dust accumulates due to this non-uniform electric field area and exceeds the limit, the dust will eventually separate and re-scatter. Conventionally, it was thought that when the amount of dust accumulated in the non-uniform electric field area at the outflow side of the dust collecting section exceeded the limit, the dust would eventually separate and scatter again. In the past, techniques have been disclosed for re-collecting re-entrained dust by changing the positions of the outflow side ends of the charging electrode plate and dust-collecting electrode plate, or by providing a new electrode plate for re-entrainment prevention. (
(実施の形態1)
本発明に係る電気集塵機は、図1に示すように、帯電部1と集塵部2とを備えている。
それぞれ通風方向に沿って流入側から帯電部1、集塵部2の順番で並べられる。帯電部1は、複数の帯電極3と複数の接地極板4とを有し、帯電極3と接地極板4は交互に配置される。また、集塵部2は複数の荷電極板5と複数の集塵極板7とを有し、荷電極板5と集塵極板7は互いに平行にかつ交互に配置される。
(Embodiment 1)
The electrostatic precipitator according to the present invention comprises a
The
図2に示すように、荷電極板5の流出側1/2の領域には、複数の開孔6が設けられている。本実施の形態では、縦横のサイズが約700×900mmの荷電極板5に、直径5mmの丸穴が8mm間隔で丸穴60°千鳥のパターンで並んでいる。開孔6の数は約2100個となる。なお、開孔6の形については、本形態に限定されず、長丸穴や矩形であってもよく、不平等電界を形成できれば、その作用、効果に差異はない。なお、直径や間隔、パターンについても本形態に限定されず、開孔6の直径2mm以上程度であれば、不平等電界を形成させることができる。なお、荷電極板5の開孔6を設ける割合についても同様である。本形態のパターンであれば、開孔6を設けた領域では空孔率が約13%となるので、荷電極板5全体の1/2に開孔6を設ける(下流側にのみ開孔6設けた場合)とすると、荷電極板5は、開孔6を設けない平板の場合と比べて1枚当たり6.5%質量を低減させることができる。電気集塵機1台当たり荷電極板5を50枚使用すると、上記面積の極板はおよそ1枚2.0kgであり、電気集塵機1台当たり約6.5kg軽量化することができる。
As shown in FIG. 2, a plurality of
また、図3に示すように、帯電部1は、複数の帯電極3と複数の接地極板4と帯電部直流電源8を備えている。帯電極3には、帯電部直流電源8により高電圧がかけられる。帯電極3に高電圧をかけると、接地された接地極板の間でコロナ放電が生じ、流入側から流れ込む粉塵を帯電する。なお本実施の形態では、帯電極3として、平板にトゲが複数設けられた、いわゆるトゲ電極を用いて説明しているが、帯電極3としては、針電極、線電極など、流入する粒子を帯電するように放電可能な形態であればよい。
As shown in FIG. 3, the
また、荷電極板5には、集塵部直流電源9により、高電圧が印可される。集塵部2の流入側1/2の領域、すなわち、荷電極板5に開孔6の設けていない領域では、荷電極板5と集塵極板7の間には一様な平等電界領域が形成され、これにより、帯電部1で帯電された粒子がクーロン力を受け、集塵極板7に捕集される。
A high voltage is applied to the charging
一方、集塵部2の流出側1/2の領域、すなわち、荷電極板5に開孔6を設けた領域では、この開孔6の縁近傍で電気力線が集中し、平板による平等電界より電界強度の高い不平等電界領域ができる(図3)。不平等電界領域ではグラディエント力が働くため、この領域近傍ではさらに強い力で粉塵が引き寄せられる。
On the other hand, in the 1/2 area on the outflow side of the
平板状の荷電極板105と集塵極板106が並列している従来型の集塵部102モデル(図4(a))と、本実施の形態となる開孔6を有した荷電極板5と集塵極板7を並列させた集塵部2モデル(図4(b))を用いて正電場解析し、それぞれの電界強度を比較した。
A model of a conventional
図4(a)に示すように、従来型の集塵部102モデルは、荷電極板105、1枚を集塵極板106、2枚で挟んだものである。
As shown in FIG. 4( a ), the conventional model of the
また、図4(b)に示すように、本実施の形態の集塵部2モデルは、従来型の集塵部102モデルと同じ外形の荷電極板5に開孔6を設けたものである。従来型の集塵部102、本実施の形態の集塵部2ともに通風方向に200mmとした。また、図4では有限の形状としたが、鉛直方向には無限遠まで周期的に続くことを仮定(周期境界条件)して計算している。なお、通風方向への長さは、中央部分で電界強度の傾向がみられる程度の長さを設定した。それぞれの集塵極板106と荷電極板105、および集塵極板7と荷電極板
5の極間距離は9mmである。集塵部直流電源9により、荷電極板105,および荷電極板5に-7.2kVの電圧を印加することを考え、電圧境界条件として、荷電極板には-7.2kV、集塵極板には0kVを設定した。
Further, as shown in FIG. 4(b), the
解析結果を図5に示す。図5は、集塵部102、集塵部2をそれぞれ鉛直方向上から見た断面図であり、電界強度を色の濃さで示している。図5(a)で示すように、従来型モデルの集塵部102では、平板間の空間で一様な電界強度であることが見て取れる。一方、図5(b)に示すように、本実施の形態の集塵部2では、荷電極板5の開孔6縁近傍で不平等電界が形成されており、平等電界よりも強電界領域が開孔6縁近傍に存在することが確認できる。この領域では9.0×105[V/m]程度の電界強度である。
The analysis results are shown in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the
図6は、本実施の形態における集塵部2について、荷電極板5の開孔6の中心を通る水平断面図となっている。図6を用いて、本実施の形態の荷電極板5、および集塵極板7における集塵の作用について説明する。
FIG. 6 is a horizontal cross-sectional view passing through the center of the
上述のように、開孔6縁近傍では従来に比べ強電界の不平等電界が形成される。不平等電界はグラディエント力と相まって、より大きな力で粉塵を引き寄せる。図6では、この領域の不平等電界によって集中的に集塵されている様子を図示している。集塵部2の流入側1/2の領域において、1)十分に帯電されなかった粉塵、2)集塵部2の流入側1/2で一度捕集された粉塵が再飛散した粉塵、3)乱流の流体抵抗により逃れた粉塵は、捕集されずに集塵部2の流出側1/2の領域に到達する。集塵部2の流出側1/2の領域では、上述のとおり、流入した粉塵を開孔6による不平等電界によって、捕集することができることになる。
As described above, a nonuniform electric field stronger than the conventional one is formed near the edge of the
また、開孔6は数多く設けることによって、不平等電界領域を多数生み出すことができる。これにより、不平等電界領域で捕集できる粉塵の容量が増える。一方で、不平等電界は集中的に粉塵が集められ、堆積し、やがて再飛散する。再飛散するときは、誘導帯電により付着している極板と同じ極性になることが知られており、荷電極板5の開孔6縁近傍から再飛散した粉塵は負に帯電する。この再飛散粉塵は、その再飛散位置から下流側の集塵極板7によって再捕集されるため、不平等電界領域からの再飛散による集塵効率低下を防ぐことができる。そのため、集塵極板7は、荷電極板5よりも通風方向に長く、荷電極板5よりも下流側に突出して配置されるとよい。この構成により、荷電極板5の流出側から再飛散した粉塵は、下流側に突出した集塵極板7において捕集することができる。
Also, by providing a large number of
図9には、平板極板を用いた従来の集塵部102における、荷電極板105、集塵極板106の集塵状態を示す(特許文献1,2(本願と同一出願人による特許出願)から引用)。平板極板を用いた荷電極板105にも粉塵は付着するが、その付着度合(極板面積に占める付着面積)は、風上側(流入側)から極板全長の1/4ごとに18%、10%、6%、4%となっている。また、集塵極板106への付着度合は、同じく風上側(流入側)から極板全長の1/4ごとに56%、38%、23%、13%となっている。
FIG. 9 shows the dust collecting state of the charging
このように、平板極板では、全長の1/2よりも下流(流出)側では、集塵効率が大きく低下することが分かる。すなわち、流出側で平等電界を形成しても集塵効率には大きく寄与していないので、本実施の形態では、この下流側1/2の領域に不平等電界を形成するように開孔6が設けられている。特に、帯電部1において帯電させる極性と同じ極性となる荷電極板5に開孔6を設け、集塵極板7から再飛散した粉塵、帯電部1において帯電しなかった粉塵を捕集することができる。
As described above, it can be seen that the dust collection efficiency of the flat plate is greatly reduced on the downstream (outflow) side of the half of the total length. That is, even if a uniform electric field is formed on the outflow side, it does not greatly contribute to dust collection efficiency. is provided. In particular, the charging
このように、荷電極板5流出側の領域に開孔6を設けることで、軽量化することができる。また、この開孔6によって、不平等電界を形成し、流入側から再飛散した粉塵や、捕
集できなかった粉塵を捕集することができる。また、多数の開孔6を一定のパターンで配置することによって不平等電界領域が多数形成され、不平等電界領域での捕集容量が増える。さらに、不平等電界領域から再飛散した粉塵は再飛散位置から下流側の集塵極板7によって再捕集することができるという再飛散防止プロセス持つ。以上により、集塵効率保ちながらも、軽量化を図るという所期の課題を解決する。
Thus, by providing the
電気集塵機に多く用いられる極板の軽量化と集塵効率の確保ができるので、特に大型の電気集塵機に用いられる技術として有用である。 Since the electrode plate used in many electrostatic precipitators can be made lighter and the dust collection efficiency can be ensured, it is particularly useful as a technique used for large-sized electrostatic precipitators.
1 帯電部
2 集塵部
3 帯電極
4 接地極板
5 荷電極板
6 開孔
7 集塵極板
8 帯電部直流電源
9 集塵部直流電源
101 帯電部
102 集塵部
103 放電極板
104 接地極板
105 荷電極板
106 集塵極板
107 直流電源
108 直流電源
REFERENCE SIGNS
Claims (4)
前記集塵部の前記荷電極板に複数の開孔を設けた電気集塵機。 An electrostatic precipitator having a charging section in which charging electrodes and ground electrode plates are alternately arranged, and a dust collection section in which charging electrode plates and dust collection electrode plates are arranged in parallel and alternately,
An electrostatic precipitator in which a plurality of openings are provided in the charging electrode plate of the dust collection section.
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